Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
część 3
Tranzystory
dla początkujących
Przed miesiącem zrozumiałeś wreszcie z grubsza działanie tranzystora. Na pewno drżysz z niecierpliwości, i zastana-
wiasz się, dlaczego nie tłumaczę ci, jak tranzystor wzmacnia napięcie. Dlaczego tyle uwagi poświęciłem wzmacnianiu prą-
du i dlaczego tak obszernie tłumaczyłem ci sprawę spadków napięć i z
ródeł prądowych.
Wytrzymaj jeszcze trochę  wszystko poznasz po kolei. Za miesiąc wytłumaczę ci szczegółowo to, na co tak niecierpli-
wie czekasz: mianowicie jak tranzystor wzmacnia napięcie.
Dziś zajmiemy się szczegółowo przede wszystkim wejściem tranzystora, to znaczy złączem baza-emiter. Poznasz kilka
ważnych zagadnień praktycznych. Choć może wydadzą ci się niepotrzebne, jestem przekonany, że już niebawem wyko-
rzystasz je w praktyce. Nie lekceważ podanego materiału, bo są to wiadomości niezbędne do gruntownego zrozumienia
tematu tranzystorów. Nie ukrywam, że chcę cię od razu wrzucić na głębokie wody i przynajmniej zasygnalizować zagadnie-
nia wykraczające poza elementarne podstawy. Jeśli należysz do tych, którzy nie chcą wychylać się poza elementarz, nie
czytaj wszystkiego  na końcu artykułu zamieściłem ramkę z informacjami naprawdę podstawowymi.
PNP i NPN prądowe sterowane prądem bazy. Jeśli
W poprzednim odcinku jakoś tak samo przyswoisz sobie tę definicję, nie bę-
wyszło, że obwód baza-emiter w tranzys- dziesz miał żadnych kłopotów z tranzys-
torze zachowuje się ni mniej ni więcej, torem PNP.
tylko tak jak dioda. To nie przypadek  tak Jego działanie jest takie same, jak
jest naprawdę. Śmiało możesz wyobra- tranzystora NPN, inny jest tylko kieru-
żać sobie, że tranzystor składa się nek przepływu prądów. Kierunki prą-
z dwóch niezależnych obwodów, czy też dów w obu tranzystorach możesz zo-
r
y
s
u
n
k
u
1
2
elementów: baczyć na rysunku 12. Zapamiętaj raz
" obwód baza-emiter zawiera najzwyklej- na zawsze, że strzałka w symbolu tran-
"
s
t
r
z
a
ł
k
a
w
s
y
m
b
o
l
u
t
r
a
n
z
y
s
t
o
r
a
(
w
o
b
w
o
d
z
i
e
e
m
i
t
e
r
a
)
w
s
k
a
z
u
szą diodę, zystora (w obwodzie emitera) wskazu-
" obwód kolektor-emiter zawiera z
ródło je kierunek przepływu prądu (od dodat-
"
j
e
k
i
e
r
u
n
e
k
p
r
z
e
p
ł
y
w
u
p
r
ą
d
u
(
o
d
d
o
d
a
t
n
i
e
g
o
d
o
u
j
e
m
n
e
g
o
b
i
e
g
u
n
a
z

r
ó
d
ł
a
z
a
prądowe. niego do ujemnego bieguna z
ródła za-
s
i
l
a
n
i
a
)
W poprzednim odcinku, gdy tłuma- silania).
czyłem ci działanie tranzystora na przy- Celowo rysuję ci tranzystor PNP
r
y
s
u
n
k
u
1
3
a
kładzie gaz
nika, doszliśmy do tranzysto- w sposób pokazany na rysunku 13a, a nie
r
y
s
u
n
k
u
1
3
b
ra NPN. Na pewno bez problemu zrozu- w sposób z rysunku 13b.
miałeś jego działanie. Teraz pomału za- Czy sam potrafisz odpowiedzieć, dla-
pomnij o gaz
niku, a pamiętaj tylko, że czego? Przecież na różnych schematach
Rys. 12.
R
y
s
.
1
2
.
tranzystor to w rzeczywistości z
ródło spotyka się sposób z rysunku 13b.
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 27
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
Żadnego błędu w ta-
kim narysowaniu nie ma,
ja tylko chciałbym cię od
początku przyzwyczaić
do zdrowych zasad. Cho-
dzi tylko i wyłącznie
o sposób rysowania
schematów. Na pewno
zauważyłeś, że niektóre
schematy narysowane są
jakoś tak fajnie, w prze-
jrzysty sposób, że już na
pierwszy rzut oka widać,
jak działa dany układ,
a przy okazji można się
zorientować, jakie są na-
pięcia stałe w poszcze-
gólnych punktach układu.
Inne schematy nary-
sowane są w jakiś po-
krętny, bardzo zawikłany
sposób, i trzeba się du-
żo nabiedzić, żeby się
zorientować, jak taki
układ funkcjonuje, a na
Rys. 14a.
R
y
s
.
1
4
a
.
pewno ze sposobu nary-
sowania nie wynikają
żadne wnioski, odnośnie napięć stałych waniu swoich schematów. Wtedy bę- kierunku przewodzenia potrzeba niewiel-
w układzie. dziesz rysował tranzystor PNP tak, jak na kiej siły, a więc niewielkiego ciśnienia.
Jeszcze raz podkreślam, że różnica po- rysunku 13a, a nie według rysunku 13b. Pomyśl, to bardzo ważny wniosek: na
lega tylko na sposobie narysowania sche- To była dygresja na marginesie  spo- takim elemencie nie może wystąpić duży
matu. sób rysowania schematów nie ma prze- spadek ciśnienia, bo już małe ciśnienie ot-
cież wpływu na działanie tranzystora. wiera klapkę całkowicie, umożliwiając prze-
Ułatwia tylko analizę układu. pływ praktycznie dowolnych ilości wody.
Zajmiemy się teraz złączem baza-emi- Tak samo jest z diodą. Dioda przepusz-
ter tranzystora. Wiesz już, że tranzystory cza prąd w jednym kierunku. Ten
PNP i NPN różnią się jedynie kierunkiem  słuszny kierunek nazywamy kierun-
przepływu prądów. Podane dalej wiado- kiem przewodzenia. Już stosunkowo nie-
mości, w równym stopniu dotyczą obu wielkie napięcie  otwiera diodę powo-
typów tranzystorów. dując przepływ prądu. Na przewodzącej
diodzie występuje niewielki spadek na-
Dioda i złącze baza 
Rys. 13.
R
y
s
.
1
3
.
pięcia. Zauważ, że to napięcie (spadek
emiter
napięcia) na przewodzącej diodzie nie
Żeby schemat był w miarę przejrzysty Zaczynamy od
warto przestrzegać podstawowych stwierdzenia, że złą-
zasad: cze baza-emiter ma
  prądy zasilania na schemacie powin- właściwości zwykłej
ny płynąć z góry na dół diody półprzewodniko-
  sygnały na schemacie powinny wej. Żeby dogłębnie
przebiegać z lewej strony na prawą. zrozumieć zachowa-
 w miarę możliwości punkty o napięciu nie tranzystora w ukła-
bardziej dodatnim powinny być naryso- dzie, i żeby umieć sa-
wane wyżej niż punkty o napięciu niż- modzielnie dobrać wa-
szym. runki pracy tranzysto-
Rysunek 14 pokazuje dwa sposoby ra, musisz dobrze ro-
R
y
s
u
n
e
k
1
4
narysowania schematu ideowego tego zumieć działanie i pa-
samego układu. Pierwszy uwzględnia po- rametry diody.
wyższe zasady, drugi nie. Który ze sche- Przypomnę ci więc
matów jest łatwiejszy do analizy? właściwości diody.
Sprawa jest o tyle aktualna, że w sche- Hydrauliczną analogię
r
y
matach nadsyłanych do Redakcji przez Czy- diody znajdziesz na ry-
s
u
n
k
u
1
5
telników, zwłaszcza do Szkoły Konstrukto- sunku 15. Zastosowa-
rów, często spotykam  kwiatki podobne na sprężynka jest bar-
do rysunku 14b. dzo słaba (podatna),
Przyzwyczaj się więc do podanych więc do otwarcia
Rys. 14b.
R
y
s
.
1
4
b
.
zdrowych reguł i uwzględniaj je przy ryso- klapki  w słusznym
28 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
Rys. 16b.
R
y
s
.
1
6
b
.
Rys. 16a.
R
y
s
.
1
6
a
.
sposoby. Obie skale na rysunku 16a są li- stwierdzeniem, iż spadek napięcia na
niowe, natomiast na rysunku 16b prąd na krzemowej diodzie (i tak samo na złączu
osi pionowej zaznaczono w skali logaryt- baza-emiter tranzystora) ma stałą war-
Rys. 15.
R
y
s
.
1
5
.
micznej, a napięcie, jak poprzednio, tość. Jedni podają, że wynosi 0,7V, inni
w skali liniowej. Choć wierzyć się nie 0,6V, a jeszcze inni podają wartość około
może dowolnie rosnąć. Do pełnego chce, jeszcze raz przypominam, że jest to 0,6...0,8V. I co? Kto tu kłamie?
 otwarcia diody, czyli nawet przy bardzo charakterystyka tej samej diody, tylko na- W rzeczywistości nie ma tu znaczącej
dużych prądach, potrzebne napięcie (spa- rysowana nieco inaczej. sprzeczności, ale sprawa wymaga drob-
dek napięcia) jest niewielkie. Wystarczy popatrzyć na rysunek b, by nego uściślenia.
r
y
s
u
n
e
k
1
7
Być może słyszałeś, że przy napięciu przekonać się, że gdy prąd zaznaczy się Popatrz na rysunek 17. Jest to w zasa-
(przewodzenia) poniżej 0,6V...0,7V dio- na skali logarytmicznej, to wybitnie krzy- dzie to samo co na rysunku 16a, charak-
da krzemowa nie przewodzi, a prąd po- wa charakterystyka z rysunku a w dziwny terystyka dotyczy jednak tylko prądów
jawia się dopiero dla napięć wyższych sposób się prostuje, przynajmniej w za- o wartościach do 1mA, a nie jak poprzed-
niż te 0,6V...0,7V. Takie są potoczne wy- kresie mniejszych prądów. Właśnie tu nio, do 100mA. Zauważ, że zgodnie z ry-
obrażenia. masz czarno na białym logarytmiczną za- sunkiem 17, dla napięć do 0,5V, prąd dio-
Ale być może słyszałeś, że napięcie na leżność napięcia na diodzie od płynącego dy rzeczywiście ma bardzo małą wartość.
diodzie jest proporcjonalne do logarytmu prądu. Nawet jeśli nie wiesz co to jest lo- To samo możesz sprawdzić na rysunku
płynącego przez nią prądu. Zapewne nie- garytm (naturalny), nie przeszkodzi ci to 16b. Pamiętaj, że 1�A (mikroamper), to
wiele z tego sformułowania rozumiesz. w uchwyceniu sensu mary logarytmicz- jedna milionowa ampera.
Moglibyśmy pominąć ten wątek, ale ja nej  przyjrzyj się po prostu wartościom
Rys. 17.
R
y
s
.
1
7
.
od razu chcę rzucić cię na głębokie wody, prądu oznaczonym na pionowej osi. Prze-
dlatego przyjrzymy się nieco bliżej tej cież mamy prawo zaznaczyć na osi piono-
sprawie. wej prąd w taki trochę nietypowy sposób
Obejrzyj sobie charakterystykę prądo- (a może właśnie typowy dla natury), by
wo-napięciową diody (czyli zależność na- dziesięciokrotnej zmianie wartości odpo-
pięcia i prądu). Zwykle rysuje się ją w ten wiadała jedna działka na osi. Nie musisz
sposób, że na osi poziomej zaznacza się się dalej w to wgłębiać, zapamiętaj tylko
napięcie, a na osi pionowej  prąd. Taki i przyjmij do wiadomości, iż profesjonaliś-
sposób narysowania sugeruje, że ustala- ci często wykorzystywali i pomimo ofen-
my (wymuszamy) jakieś napięcie na dio- sywy układów cyfrowych, nadal wyko-
dzie, i w zależności od tego napięcia, rzystują zależność wyraz
nie widoczną na
przez diodę płynie odpowiedni prąd. Tak rysunku 16b do logarytmowania sygna-
jest tylko w teorii (oraz ewentualnie pod- łów, a także do analogowego mnożenia,
czas eksperymentów w szkolnej praco- dzielenia, potęgowania i pierwiastkowa- Sam widzisz, że w wielu sytuacjach
wni). W praktyce podchodzimy do spra- nia. Może będzie to dla ciebie zaskocze- śmiało możemy mówić, że dla napięć po-
wy odwrotnie: oto przez diodę płynie ja- niem, ale właśnie dioda (lub złącze baza- niżej 0,5V, dioda praktycznie nie przewo-
kiś prąd, i przy przepływie tego prądu na emiter tranzystora) dobrze nadaje się do dzi prądu.
diodzie występuje jakieś napięcie (spa- przeprowadzania operacji matematycz- Trochę inaczej wygląda jednak sprawa
dek napięcia). Jest to tak zwane napięcie nych na sygnałach analogowych. Na przy- z diodą prostowniczą, a inaczej z obwo-
przewodzenia diody. Niezależnie od po- kład tę logarytmiczną zależność wyko- dem bazy tranzystora. Dla diody prostow-
dejścia, rezultat jest zawsze ten sam: da- rzystuje zdecydowana większość prze- niczej prąd rzędu 1 czy nawet 10 mikro-
nej wartości prądu odpowiada określona tworników prawdziwej wartości skutecz- amperów, to prąd wręcz pomijalnie mały.
wartość napięcia i odwrotnie. Zależność nej (ang. True RMS). A przetworniki True A dla tranzystora?
tę możemy zaznaczyć na rysunku  właś- RMS spotkasz w wielu cyfrowych mierni- W tranzystorach, prąd kolektora pły-
nie to jest charakterystyka diody w kie- kach uniwersalnych lepszej klasy. Tyle nący podczas normalnej pracy ma zwyk-
runku przewodzenia. o logarytmowaniu, na razie głębsza wie- le wartość w zakresie od ułamków mi-
Nas w tej chwili interesuje, jak zmienia dza na ten temat nie jest ci potrzebna. liampera do co najwyżej setek miliam-
się napięcie na diodzie (a właściwie na złą- Wracajmy do charakterystyki z rysunku perów (na razie pomijamy tranzystory
czu baza-emiter tranzystora) w zależności 16a. Ja tu ci truję, że masz jakąś skompli- dużej mocy). Uwzględniając, że tranzys-
od prądu (prądu bazy tego tranzystora). kowaną logarytmiczną zależność (na co tor wzmacnia prąd, wychodzi na to, że
Rysunek 16a i b pokazuje charakterys- rzeczywiście wskazuje rysunek 16b), a ty prąd bazy tranzystora pracującego w ty-
R
y
s
u
n
e
k
1
6
a
b
tykę tej samej diody, narysowaną na dwa do tej pory spotykałeś się z popularnym powym układzie ma wartość od ułam-
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 29
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
ków mikroampera do pojedynczych mi- Problemem mocy strat i odprowadza- zmiany wywołane zmianami wartości
liamperów. nia ciepła zajmiemy się w przyszłości, te- prądu bazy!
Właśnie, w niektórych twoich ukła- raz chodzi mi tylko o jedną drobną spra- Pamiętaj też o grzaniu się tranzysto-
dach prąd bazy może mieć wartość rzę- wę. Aby uzyskać duże prądy w obwodzie rów, także tych małej mocy.
du 1 mikroampera lub nawet mniej! kolektora, musimy pracować przy odpo- Wnioski?
Czyli zgodnie z rysunkiem 16b, dla ta- wiednio dużych prądach bazy. Prądy bazy Z wartości napięcia emiter-baza nie-
kich prądów bazy, napięcie baza-emiter będą znaczne, ponieważ tranzystory du- wiele dowiesz się o prądzie bazy. Szcze-
tranzystora będzie mieć wartość żej mocy mają zwykle współczynnik rze mówiąc, w związku ze znacznym
0,5...0,7V. wzmocnienia prądowego mniejszy, niż wpływem temperatury, napięcie to nie
Zauważ, że przy tysiąckrotnej zmianie tranzystory małej mocy. Jeśli na przykład daje praktycznych informacji. Jedynie jeś-
prądu (bazy), napięcie zmieni się tylko wzmocnienie tranzystora mocy wynosi li jest większe niż 0,8V, to nieodwołalny
o około 200mV. 50, to dla uzyskania prądu kolektora rów- znak, iż tranzystor jest uszkodzony.
Teraz już chyba zrozumiałeś, iż nego 10A, prąd bazy musi wynieść 0,2A. Czy to znaczy, że dokładna wartość na-
w mniej precyzyjnych obliczeniach może- Jak myślisz, czy w tranzystorach dużej pięcia baza-emiter nigdy nas nie obchodzi,
my przyjąć w uproszczeniu jakąś średnią, mocy napięcie baza-emiter musi być bo nie niesie żadnej pewnej informacji?
stałą wartość, np. właśnie 0,6V lub 0,65V. większe, niż w tranzystorach małej mocy? Nie! Co istotne, jeśli prąd ma stałą
Ot i cała tajemnica! Tak wynikałoby z rysunku 16. wartość, to zmiany napięcia pod wpły-
Proste? Tak, ale my tu trochę uprości- Pamiętaj jednak, że rysunek ten doty- wem temperatury są, można powiedzieć
liśmy sprawę, pomijając bez wahania prą- czy jakiejś konkretnej diody, czy konkret-  liniowe, czyli zmiana napięcia przewo-
dy poniżej 1 mikroampera, mówiąc iż są nego złącza baza-emiter. dzenia jest wprost proporcjonalna do
to pomijalnie małe wartości. Wyobraz
so- Jak myślisz, czy wartość spadku na- zmian temperatury. Co jeszcze ważniej-
bie, że w profesjonalnych układach loga- pięcia przy danym prądzie będzie zależeć sze, zmiany te są powtarzalne, czyli nie
rytmujących użyteczny zakres prądów od powierzchni tego złącza? zmieniają się z upływem czasu.
często sięga 100pA do 1mA. 100 pi- Maleńki tranzystor małej mocy ma Wszystko to powoduje, że zwykła dio-
koamperów to 0,1 nanoampera czyli jed- małą powierzchnię złącza, duży tranzys- da lub złącze baza-emiter tranzystora mo-
na dziesięciomiliardowa ampera. Ty na ra- tor mocy będzie miał znacznie większą gą być z powodzeniem użyte do pomiaru
zie nie próbuj myśleć o prądach rzędu pi- powierzchnię tego złącza. temperatury. Przy odpowiedniej budowie
koamperów (i pracować przy takich prą- Masz rację, o wartości napięcia zade- układu pomiarowego i właściwym wy-
dach); pozostaw to zawodowcom. cyduje gęstość prądu przypadająca na skalowaniu, można uzyskać bardzo dobrą
Wracajmy do tranzystora. jednostkę powierzchni tego złącza. dokładność pomiaru, rzędu 0,1...0,2�C.
Jak widać z analizowanych charakte- Wniosek? Sposób ten bardzo często używany
rystyk, napięcie między bazą i emiterem, Napięcie baza-emiter w tranzystorach jest do pomiaru temperatur w zakresie -
oznaczane UBE, podczas normalnej pra- dużej mocy przy znacznych prądach bazy 40...+125�C. Jest tylko jeden drobny
cy tranzystora nie przekracza 0,8V. Jeśli może być nawet mniejsze, niż w tranzys- szkopuł. Otóż w praktyce w procesie pro-
w jakimś realnym układzie byłoby więk- torach małej mocy. dukcji półprzewodników nie udaje się
sze, to tranzystor na pewno jest uszko- Ta informacja nie jest może najważ- uzyskać idealnie takich samych paramet-
dzony. Przykładowo, jak wynikałoby z ry- niejsza, ale powinieneś o tym wiedzieć, rów dla wszystkich egzemplarzy diod czy
sunku 16, przy napięciu UBE równym 1V, by potem po zmierzeniu napięć w jakimś tranzystorów, nawet pochodzących z tej
prąd bazy tranzystora musiałby wynosić układzie z tranzystorami mocy nie dziwić samej partii produkcyjnej i z tej samej
ponad 1A, a tranzystorów o tak dużym się i nie szukać dziury w całym. płytki krzemowej.
prądzie bazy na pewno nie spotkasz
w swoim życiu. Wpływ temperatury
Rys. 18a.
R
y
s
.
1
8
a
.
Zapamiętaj więc ważną informację Na rysunku 16 zaznaczyłem ci, w ja-
j
e
ś
l
i
n
a
p
i
ę
c
i
e
U
z
w
y
k
ł
e
g
o
praktyczną: jeśli napięcie UBE zwykłego kich granicach zmienia się napięcie na
B
E
tranzystora NPN lub PNP (w kierunku złączu baza-emiter przy różnych prądach
t
r
a
n
z
y
s
t
o
r
a
N
P
N
l
u
b
P
N
P
(
w
k
i
e
r
u
n
k
u
przewodzenia) zmierzone w układzie, wy- bazy. Nie znaczy to jednak, że mając cha-
p
r
z
e
w
o
d
z
e
n
i
a
)
z
m
i
e
r
z
o
n
e
w
u
k
ł
a
d
z
i
e
,
w
y
nosi ponad 0,8V, to tranzystor ten rakterystykę konkretnego tranzystora
n
o
s
i
p
o
n
a
d
0
,
8
V
,
t
o
t
r
a
n
z
y
s
t
o
r
t
e
n
NA PEWNO jest uszkodzony. i znając prąd bazy, potrafisz precyzyjnie
N
A
P
E
W
N
O
j
e
s
t
u
s
z
k
o
d
z
o
n
y
określić, jakie będzie napięcie między ba-
Tranzystory mocy zą a emiterem.
W naszej praktyce używamy zwykle Czy już wiesz, dlaczego?
tranzystorów małej mocy. Chodzi o to, że Otóż nie uwzględniłeś wpływu tempe-
w tranzystorze w czasie pracy wydziela ratury.
się w postaci ciepła jakaś moc  nazywa- Rysunek 16 pokazuje charakterystykę
Rys. 18b.
R
y
s
.
1
8
b
.
my ja mocą strat. Małe tranzystory mogą dla jakiejś jednej temperatury  zwykle
pracować przy niewielkich prądach kolek- jest to temperatura pokojowa rzędu
tora (do 100...300mA), a wydzielana moc +25�C. Tymczasem ze wzrostem tempe-
strat nie może być większa niż ratury napięcie przewodzenia na diodzie
0,1...0,6W, zależnie od typu tranzystora. i złączu tranzystora zmniejsza się.
W niektórych przypadkach musimy Dla konkretnego egzemplarza tran-
pracować z większymi prądami, a wy- zystora czy diody wpływ temperatury po-
r
y
s
u
n
k
u
1
8
a
dzielana moc jest znacznie większa. Wte- kazany jest na rysunku 18a.
dy stosujemy tranzystory dużej mocy. Może się zdziwisz, ale niedwuznacz-
Mają one większe obudowy i przystoso- nie wychodzi na to, że zmiany napięcia
wane są do przykręcenia do radiatora baza-emiter pod wpływem zmian tempe-
chłodzącego. ratury mogą być znacznie większe, niż
30 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
Zawsze występuje pewien rozrzut pa- miętaj to i nawet nie próbuj podobnych a emiterem. Co się
rametrów, i ostatecznie w niektórych ka- sztuczek. stanie w układzie
r
y
s
u
n
k
u
2
1
talogach charakterystyka diody czy złącza Rysunek 19 nasuwa jednak pytanie, z rysunku 21, gdy
r
y
s
u
n
baza-emiter wygląda tak jak na rysun- czy aby w układzie elektronicznym nie napięcie bazy tran-
ku 18b. Obszar zacieniowany wskazuje można zamienić miejscami emitera i ko- zystora NPN bę-
k
u
1
8
b
na spodziewany rozrzut parametrów po- lektora tranzystora? Inaczej mówiąc, czy dzie niższe niż na-
między egzemplarzami. kolektor mógłby pełnić rolę emitera i od- pięcie emitera?
Już z tego widać, że przy wykorzysta- wrotnie? Rysunki 12 i 19
niu złącza półprzewodnikowego do po- Pytanie jest jak najbardziej poważne, nie sygnalizują żad-
Rys. 21.
R
y
s
.
2
1
.
miaru temperatury, niezbędna jest indy- a starsi Czytelnicy pamiętają zapewne, że nych ograniczeń.
widualna kalibracja dla każdego egzemp- niektóre dawne radzieckie tranzystory po Czy więc napię-
larza. W książkach czasem podaje się, że zamianie roli emitera z kolektorem, pra- cie na bazie tranzystora z rysunku 21 mo-
napięcie na złączu zmienia się z tempera- cowały tak samo, albo nawet lepiej. że mieć dowolnie dużą wartość ujemną?
turą o -2,2mV na stopień Celsjusza. Owe To prawda, że niektórym tranzysto- Zapewne nie, spodziewamy się, iż złącze
-2,2mV trzeba traktować jako wartość rom, wykonywanym bardzo starymi tech- to, jak każda dioda, ma określone dopusz-
orientacyjną, a nie ścisłą. Zresztą inne nologiami, było niemal wszystko jedno, czalne napięcie wsteczne (kilkadziesiąt
z
ródła podają wartość tego współczynni- która elektroda ma być kolektorem, a któ- woltów).
ka -2mV/�C. ra emiterem. Ale to były bardzo dawne Tu mam dla ciebie niespodziankę (o ile
Na razie nie będziesz chyba projekto- czasy. Natomiast współczesne tranzysto- jeszcze tego nie wiesz): złącze baza-emi-
wał układów pomiaru temperatury, ale po- ry produkowane są pod kątem określo- ter spolaryzowane w kierunku zaporo-
winieneś wiedzieć, że właściwości złącza nych zastosowań, i nie będą dobrze pra- wym zachowuje się jak dioda Zenera
B-E umożliwiają taki pomiar. Przedstawio- cować po zamianie emitera z kolektorem. o napięciu pracy około 6,2V (niektóre
na zależność wykorzystywana jest nie tyl- Być może czytałeś gdzieś o tak zwanej z
ródła podają 5...7V).
ko do budowy termometrów elektronicz- pracy inwersyjnej tranzystora. Zapomnij Jeśli jeszcze nie wiesz, co to jest dio-
nych. Powszechnie stosuje się ją w ukła- o tym. W układach, które będziesz mon- da Zenera przyjmij, iż jest to po prostu
dach scalonych do realizacji obwodów za- tował, ewentualnie konstruował, tranzys- stabilizator napięcia.
bezpieczenia termicznego. Czy wiesz na tory  zwykłe czyli bipolarne będą praco- Czyli po podaniu na bazę napięcia
jakiej zasadzie pracuje taki obwód? wać w normalny sposób. wstecznego o wartości przekraczającej
Wystarczy ustawić napięcie baza-emi- A więc nie kombinuj z zamianą miejs- napięcie przebicia, przez złącze emiter-
ter tranzystora na wartość, powiedzmy, cami emitera i kolektora. baza popłynie prąd. Słowo  przebicie za-
0,5V. Jak widać z rysunkach 16, 17 oraz Ale to jeszcze nie wszystko. brzmiało groz
nie, ale nie ma się czego
18, w temperaturze pokojowej popłynie Czy tranzystor może pracować przy bać  o ile tylko prąd nie będzie zbyt du-
wtedy pomijalnie mały prąd bazy. Prąd  odwrotnym napięciu między bazą ży (by cieplnie uszkodzić złącze), tranzys-
kolektora też będzie pomijalnie mały. Jeś- torowi nic się nie stanie. Przebicie takie
li temperatura będzie rosnąć, to rosnąć na pewno nie uszkodzi trwale tranzystora
będzie też prąd bazy, a tym samym prąd Krótko mówiąc, tranzystor może peł-
kolektora. Gdy prąd kolektora przekroczy nić rolę diody Zenera czyli stabilizatora
r
y
s
u
n
k
u
2
2
ustaloną wartość, zadziała współpracują- napięcia. Na rysunku 22 pokazałem ci
cy obwód zabezpieczenia cieplnego. cztery przykłady wykorzystania tranzysto-
Zależność parametrów od temperatu- rów w tej roli. Zauważ, że w każdym przy-
ry w niektórych układach jest zaletą, ale padku złącze emiterowe jest spolaryzo-
jak łatwo się domyślić, na przykład w pre- wane wstecznie, wykorzystujemy tylko
cyzyjnych układach pomiarowych jest dwie końcówki, i taki sposób pracy nie
przekleństwem, z którym trzeba walczyć ma nic wspólnego z normalnym trybem
wszelkimi siłami. To jednak jest już od- pracy tranzystora.
rębny, bardzo szeroki temat, do którego Przypomnę ci jeszcze raz te normalne
może jeszcze wrócimy. Na razie zajmie- warunki pracy: dla tranzystora NPN napię-
my się kolejną podstawową sprawą. cie bazy (mierzone w stosunku do emitera)
wynosi około +0,6V...+0,7V, złącze spolary-
Odwrotna polaryzacja zowane jest w kierunku przewodzenia i pły-
Uproszczony schemat zastępczy tran- nie prąd bazy IB. Płynie też prąd kolektora
Rys. 19.
R
y
s
.
1
9
.
zystora z rysunku 12, zawierający diodę IC, a napięcie na kolektorze UC (też mierzo-
i sterowane z
ródło prądowe, nie do koń- ne w stosunku do
ca oddaje właściwości tranzystora. emitera) również
Znaczna część Czytelników sprawdza jest dodatnie i wyno-
tranzystory za pomocą omomierza wie- si od +0,1V do peł-
dząc, że złącza baza-emiter i baza-kolek- nego napięcia zasila-
tor zachowują się jak diody. Rzeczywiście jącego U2. Masz to
r
y
w pewnych warunkach tranzystor można zaznaczone na ry-
s
u
n
k
u
2
3
traktować jako połączenie dwóch diod sunku 23.
r
y
s
u
n
k
u
1
9
według rysunku 19. Ale niestety, tranzys- A co powiedzieć
r
y
s
u
n
tora nie można wykorzystać jako dwóch o sytuacji z rysun-
k
u
2
4
oddzielnych diod, i na przykład zrealizo- ku 24, gdy w nor-
wać za pomocą dwóch tranzystorów malnym układzie
r
y
s
u
n
e
k
2
0
mostka diodowego (rysunek 20). Tranzys- pracy tranzystora
Rys. 20.
R
y
s
.
2
0
.
tor to coś więcej, niż dwie diody. Zapa- (NPN) napięcie bazy
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98 31
Pierwsze kroki
P
i
e
r
w
s
z
e
k
r
o
k
i
Rys. 22.
R
y
s
.
2
2
.
Rys. 24.
R
y
s
.
2
4
.
montując układ według rysunku 24
i sprawdzając, czy amperomierz w kolek-
torze tranzystora pokaże jakikolwiek
prąd, po pojawieniu się prądu wsteczne-
go w obwodzie bazy.
Potraktuj to jako zadanie domowe.
W ramach takich domowych ćwiczeń
proponuję ci też sprawdzenie, jaką war-
tość ma stabilizowane napięcie w ukła-
dach z rysunku 22. Przekonaj się sam, na
ile zależy ono od typu tranzystora, oraz ja-
Rys. 23.
R
y
s
.
2
3
.
ki jest rozrzut pomiędzy egzemplarzami
tranzystorów tego samego typu.
r
y
spadnie poniżej napięcia emitera i będzie A co się stanie, gdy w układzie z ry-
s
u
n
k
u
2
4
wynosić 0...-5V? Co się będzie działo w ob- sunku 24 napięcie U1 obniży się poniżej - Podsumowanie
wodzie bazy, a co w obwodzie kolektora? 5V, gdy w obwodzie emiter-baza nastąpi Dzisiejszy odcinek poświęcony był
Dla ujemnych napięć bazy o takiej war- przebicie i w obwodzie bazy popłynie w całości obwodowi baza-emiter tranzys-
tości, złącze baza-emiter będzie spolary- prąd wsteczny (płynący z baterii U1 od tora bipolarnego.
zowane zaporowo (wstecznie), ale na masy przez emiter, bazę, rezystor Na koniec zbierzmy w ramce najważ-
pewno nie wystąpi jeszcze wspomniane RB? Czy wtedy w obwodzie kolektora niejsze wnioski. Za miesiąc zajmiemy
przebicie. W obwodzie bazy nie będzie pojawi się prąd? się obwodem kolektora, jego charakte-
więc płynął żaden prąd, a tym samym To jest wbrew pozorom ważne pyta- rystykami i typowym układem pracy
w obwodzie kolektora też nie będzie pły- nie, ponieważ w praktyce czasem można tranzystora.
nął prąd. Tranzystor będzie w stanie od- spotkać się z taką sytuacją. Nie udzielę ci
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
cięcia (nieprzewodzenia). odpowiedzi  możesz ją znalez
ć sam, Piotr Górecki
Co musisz wiedzieć o złączu baza emiter tranzystora
W typowym układzie pracy tranzystora napięcie między bazą i emiterem wynosi mniej więcej 0,6...0,7V (porównaj rysunek x+12). Złą-
cze emiterowe jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia i płynie prąd bazy. Płynie też prąd kolektora.
Jeśli między bazą a emiterem napięcie (w kierunku przewodzenia) jest większe niż 0,8V, to tranzystor na pewno jest nieodwracalnie
uszkodzony. Przy takim uszkodzeniu obwód kolektor emiter może być na trwałe zwarty (przebity), ale może też być rozwarty (prze-
rwany). W każdym razie zbyt wysokie napięcie baza emiter jest absolutnie pewnym dowodem, że tranzystor jest zepsuty i trzeba go
wymienić.
Jeśli napięcie baza-emiter wynosi 0...0,5V  tranzystor nie przewodzi, czyli w obwodzie kolektora nie płynie prąd (pomijamy ewentu-
alne prądy kolektora rzędu nanoamperów). Jeśli przy tak małym napięciu bazy tranzystor jednak przewodzi, to na 95% jest uszkodzo-
ny (pozostałe 5% to sytuacje, gdy na bazę podawane są impulsy, których średnia wartość daje owe napięcie 0...0,5V na woltomierzu,
albo też dołączony miernik analogowy o małej rezystancji wewnętrznej przejmie prąd bazy tranzystora). W każdym razie po bezpośred-
nim zwarciu bazy z emiterem każdy tranzystor musi zostać zatkany, czyli przestać przewodzić prąd. Takie zwarcie bazy z emiterem ni-
czym nie grozi i często jest stosowane przy sprawdzaniu tranzystorów w pracującym układzie. Jeśli po zwarciu bazy z emiterem, w ob-
wodzie kolektora płynie nadal prąd, to tranzystor na pewno jest zepsuty i trzeba go wymienić.
Nie należy natomiast bezmyślnie zwierać bazy z kolektorem (by sprawdzić, czy tranzystor zostanie otwarty). Wprawdzie w ogromnej
!
większości przypadków również niczym to nie grozi, jednak w niektórych układach, na przykład we wzmacniaczach wysokiej częstot-
liwości, może to spowodować uszkodzenie tranzystora.
Prąd kolektora nie powinien płynąć także wtedy, gdy złącze baza emiter spolaryzowane jest odwrotnie, w kierunku zaporowym (dla
tranzystora NPN odwrotna polaryzacja oznacza, że napięcie na bazie jest niższe niż na emiterze).
Specyficzne właściwości złącza baza emiter spolaryzowanego w kierunku przewodzenia są wykorzystywane do pomiaru temperatu-
ry oraz do logarytmowania (przeprowadzania operacji matematycznych na sygnałach analogowych). Natomiast złącze baza emiter
spolaryzowane w kierunku zaporowym może służyć jako dioda Zenera, czyli stabilizator napięcia.
32 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98