Транзисторды талқылау сұрақтарының мысалдары
Транзисторлар - барлық дерлік заманауи электрондық құрылғыларда маңызды рөл атқаратын негізгі электрондық компоненттер. Коммутаторлар мен сигнал күшейткіштері ретінде әрекет ететін транзисторлар компьютерлер, ұялы телефондар және басқа да көптеген құрылғылар сияқты озық технологияларды пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл мақалада біз транзисторлардың қалай жұмыс істейтінін жақсырақ түсінуге көмектесетін бірнеше мысалдар мен олардың шешімдерін қарастырамыз.
1. Транзисторларға кіріспе
Мысал есептеріне кіріспес бұрын, транзисторлардың өздері туралы аздап тоқталайық. Транзистор - жартылай өткізгіш материалдың легирленуіне байланысты әдетте NPN немесе PNP деп аталатын әртүрлі материалдардың үш қабатынан тұратын жартылай өткізгіш компонент. Оның үш терминалы бар: база (B), эмиттер (E) және коллектор (C).
Транзисторлардың түрлері
– NPN транзисторы: базалық қабат екі N-типті қабат арасында орналасқан транзистор түрі.
– PNP транзисторы: Негізгі қабат екі P-типті қабаттардың арасында орналасқан транзистор түрі.
Бұл екі типтегі транзисторлар ұқсас жұмыс істейді, бірақ ток бағыты мен ығысу полярлығы әртүрлі.
Транзистор функциясы
– Коммутатор ретінде: Транзисторларды тізбектегі электр тогын қосу немесе өшіру үшін пайдалануға болады.
– Күшейткіш ретінде: Транзисторлар кіші кіріс сигналдарын үлкен шығыстарға күшейте алады.
2. Мысал сұрақтар және талқылау
1-сұрақ: NPN транзисторындағы жалпы базалық конфигурация
Сұрақ: Жалпы базалық конфигурациясы бар NPN транзисторының эмиттерлік тогы (IE) 5 мА, ал коллекторлық тогы (IC) 4.9 мА. Транзистордың базалық тогын (IB) және α (альфа) параметрін анықтаңыз.
Талқылау:
- Белгілі:
– Эмиттер тогы (IE) = 5 мА
– Коллекторлық ток (IC) = 4.9 мА
– Сұрақ: Базалық ток (БТ) және α параметрі.
1. Базалық токты есептеу:
Базалық ток келесі теңдеуден алынады:
\[
I_E = I_B + I_C
\]
Сонымен,
\[
I_B = I_E – I_C = 5 \text{ mA} – 4.9 \text{ mA} = 0.1 \text{ mA}
\]
2. α параметрін есептеу:
α (альфа) параметрі - коллекторлық ток пен эмиттер тогының қатынасы:
\[
\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{4.9 \text{ mA}}{5 \text{ mA}} = 0.98
\]
Сонымен, базалық ток (IB) 0.1 мА, ал α параметрінің мәні 0.98-ге тең.
2-сұрақ: NPN транзисторындағы жалпы эмиттер конфигурациясы
Сұрақ: NPN транзисторының базалық тогы (IB) 20 мкА және базалық ток күшейтуі (β) 100-ге тең. Коллекторлық тогы (IC) және эмиттер тогын (IE) есептеңіз.
Талқылау:
- Белгілі:
– Базалық ток (IB) = 20 µA
– Базалық ток күшеюі (β) = 100
– Сұрақ: Коллекторлық ток (КТ) және эмиттерлік ток (ЭТ).
1. Коллектор тогын есептеу:
Коллекторлық ток келесі теңдеуден алынады:
\[
I_C = \бета \тимес I_B = 100 \тимес 20 \text{ µA} = 2000 \text{ µA} = 2 \text{ mA}
\]
2. Эмитент тогын есептеу:
Эмиттер тогы келесі теңдеуден алынады:
\[
I_E = I_B + I_C = 20 \text{ µA} + 2000 \text{ µA} = 2020 \text{ µA} = 2.02 \text{ mA}
\]
Сонымен, коллекторлық ток (ИК) 2 мА, ал эмиттерлік ток (ЭТ) 2.02 мА құрайды.
3-есеп: Транзистор күшейткішінің тізбегі
Сұрақ: NPN транзисторлық күшейткіш тізбегінде базалық-эмиттер кернеуі (V_BE) 0.7 В, коллекторлық-эмиттер кернеуі (V_CE) 5 В, ал қоректендіру көзінің кернеуі (V_CC) 12 В құрайды. Егер коллекторлық резистор (R_C) 1 кОм және базалық тогы (IB) 30 мкА болса, коллекторлық тогы (IC) мен коллекторлық кернеуді (V_C) анықтаңыз.
Талқылау:
- Белгілі:
– Базалық эмиттер кернеуі (V_BE) = 0.7 В
– Коллектор-эмиттер кернеуі (V_CE) = 5В
– Көз кернеуі (V_CC) = 12 В
– Коллекторлық резистор (R_C) = 1 кОм = 1000 Ом
– Базалық ток (IB) = 30 µA
– Сұрақ: Коллекторлық ток (ИК) және коллекторлық кернеу (V_C).
1. Базалық ток күшеюін (β) есептеу:
Жоғарыдағы конфигурациядан транзистор белсенді күйде деп болжауға болады. Сондықтан біз мынаны қолданамыз:
\[
V_{CE} = V_C – V_E = 5V
\]
V_E жерге қатысты аз болғандықтан (әдетте 0 В), онда:
\[
V_C шамамен 5 В
\]
2. Коллектор тогын есептеу:
Коллекторлық токты Ом заңын пайдаланып есептеуге болады:
\[
I_C = \frac{V_{CC} – V_C}{R_C}
\]
Мәндерді ауыстыру:
\[
I_C = \frac{12V – 5V}{1000 Ω} = \frac{7V}{1000 Ω} = 7 \text{ mA}
\]
3. Коллектор кернеуін есептеу:
Есептелген ток күшін пайдалану:
\[
V_C = V_{CC} – (I_C \times R_C) = 12В – (7 \text{ mA} \times 1000 Ω) = 12В – 7В = 5В
\]
Сонымен, коллектор тогы (IC) 7 мА, ал коллектор кернеуі (V_C) 5 В.
Қорытынды
Транзисторлар электроникадағы негізгі компоненттер болып табылады, олар қосқыштар мен күшейткіштер ретінде жұмыс істейді. Жоғарыдағыдай мысалдарды түсіну арқылы біз транзисторларды әртүрлі тізбектерде оңай қолдана аламыз. Базалық ток, коллекторлық ток, коллекторлық-эмиттерлік кернеу және базалық токтың күшейтуі (β) сияқты параметрлерді түсіну электрондық тізбектерді жобалау мен талдаудағы негізгі қадам болып табылады. Бұл мақала транзисторлар туралы білімімізді тереңдетуге пайдалы болды деп үміттенеміз!
