Транзисторын хэлэлцүүлгийн асуултуудын жишээ
Транзисторууд нь бараг бүх орчин үеийн электрон төхөөрөмжид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг үндсэн электрон эд ангиуд юм. Транзисторууд нь унтраалга болон дохионы өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг тул компьютер, гар утас болон бусад олон төхөөрөмж зэрэг дэвшилтэт технологийг ашиглах боломжийг олгодог. Энэ нийтлэлд бид транзисторууд хэрхэн ажилладагийг илүү сайн ойлгоход туслах хэд хэдэн жишээ болон тэдгээрийн шийдлүүдийг авч үзэх болно.
1. Транзисторын танилцуулга
Жишээ бодлогуудыг авч үзэхээсээ өмнө транзисторуудын талаар бага зэрэг ярилцъя. Транзистор гэдэг нь хагас дамжуулагч материалын хольцоос хамааран NPN эсвэл PNP гэж нэрлэгддэг өөр өөр материалын гурван давхаргаас бүрдсэн хагас дамжуулагч бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь гурван терминалтай: Суурь (B), Эмиттер (E), Коллектор (C).
Транзисторын төрлүүд
– NPN транзистор: Суурь давхарга нь хоёр N хэлбэрийн давхаргын хооронд байрладаг транзисторын төрөл.
– PNP транзистор: Суурь давхарга нь хоёр P хэлбэрийн давхаргын хооронд байрладаг транзисторын нэг төрөл.
Эдгээр хоёр төрлийн транзисторууд ижил төстэй байдлаар ажилладаг боловч гүйдлийн чиглэл ба хазайлтын туйлшрал нь өөр өөр байдаг.
Транзисторын функц
– Шилжүүлэгч болгон: Транзисторыг хэлхээнд цахилгаан гүйдлийг асаах эсвэл унтраахад ашиглаж болно.
– Өсгөгч болгон: Транзисторууд нь жижиг оролтын дохиог том гаралт болгон өсгөж чаддаг.
2. Жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг
Асуулт 1: NPN транзистор дээрх ерөнхий суурь тохиргоо
Асуулт: Нийтлэг суурь тохиргоотой NPN транзистор нь эмиттерийн гүйдэл (IE) 5 мА, коллекторын гүйдэл (IC) 4.9 мА байна. Транзисторын суурь гүйдэл (IB) болон α (альфа) параметрийг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
- Энэ нь мэдэгдэж байна:
– Эмиттерийн гүйдэл (IE) = 5 мА
– Коллекторын гүйдэл (IC) = 4.9 мА
– Асуулт: Суурийн гүйдэл (IB) ба α параметр.
1. Суурийн гүйдлийг тооцоолох:
Үндсэн гүйдлийг дараах тэгшитгэлээс авна.
\[
I_E = I_B + I_C
\]
Тэгэхээр,
\[
I_B = I_E – I_C = 5 \text{ mA} – 4.9 \text{ mA} = 0.1 \text{ mA}
\]
2. α параметрийг тооцоолох нь:
α (альфа) параметр нь коллекторын гүйдэл ба эмиттерийн гүйдлийн харьцаа юм:
\[
\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{4.9 \text{ mA}}{5 \text{ mA}} = 0.98
\]
Тэгэхээр, суурь гүйдэл (IB) нь 0.1 мА бөгөөд α параметрийн утга нь 0.98 байна.
Асуулт 2: NPN транзистор дээрх нийтлэг эмиттерийн тохиргоо
Асуулт: NPN транзистор нь суурь гүйдэл (IB) нь 20 µA, суурь гүйдлийн олшруулалт (β) нь 100 байна. Коллекторын гүйдэл (IC) болон эмиттерийн гүйдлийг (IE) тооцоол.
Хэлэлцүүлэг:
- Энэ нь мэдэгдэж байна:
– Суурийн гүйдэл (IB) = 20 µA
– Суурийн гүйдлийн олшруулалт (β) = 100
– Асуулт: Коллекторын гүйдэл (IC) ба эмиттерийн гүйдэл (IE).
1. Коллекторын гүйдлийг тооцоолох:
Коллекторын гүйдлийг дараах тэгшитгэлээс авна.
\[
I_C = \бета \удаа I_B = 100 \удаа 20 \текст{ µA} = 2000 \текст{ µA} = 2 \текст{ mA}
\]
2. Эмиттерийн гүйдлийг тооцоолох нь:
Эмиттерийн гүйдлийг дараах тэгшитгэлээс авна.
\[
I_E = I_B + I_C = 20 \text{ µA} + 2000 \text{ µA} = 2020 \text{ µA} = 2.02 \text{ mA}
\]
Тэгэхээр коллекторын гүйдэл (IC) нь 2 мА, эмиттерийн гүйдэл (IE) нь 2.02 мА байна.
3-р асуудал: Транзисторын өсгөгчийн хэлхээ
Асуулт: NPN транзисторын өсгөгчийн хэлхээнд суурь-эмиттерийн хүчдэл (V_BE) 0.7V, коллектор-эмиттерийн хүчдэл (V_CE) 5V, тэжээлийн хүчдэл (V_CC) 12V байна. Хэрэв коллекторын резистор (R_C) 1 кОм ба суурь гүйдэл (IB) 30 µA байвал коллекторын гүйдэл (IC) ба коллекторын хүчдэл (V_C)-ийг тодорхойлно уу.
Хэлэлцүүлэг:
- Энэ нь мэдэгдэж байна:
– Суурийн эмиттерийн хүчдэл (V_BE) = 0.7V
– Коллектор-эмиттерийн хүчдэл (V_CE) = 5V
– Эх үүсвэрийн хүчдэл (V_CC) = 12V
– Коллекторын резистор (R_C) = 1 кΩ = 1000 Ω
– Суурийн гүйдэл (IB) = 30 µA
– Асуулт: Коллекторын гүйдэл (IC) ба коллекторын хүчдэл (V_C).
1. Суурийн гүйдлийн олз (β)-г тооцоолох нь:
Дээрх тохиргооноос харахад транзистор идэвхтэй төлөвт байна гэж үзэж болно. Тиймээс бид дараахийг ашиглана:
\[
V_{CE} = V_C – V_E = 5V
\]
V_E нь газартай харьцуулахад бага (ихэвчлэн 0V) тул:
\[
V_C \ойролцоогоор 5V
\]
2. Коллекторын гүйдлийг тооцоолох:
Коллекторын гүйдлийг Омын хуулийг ашиглан тооцоолж болно:
\[
I_C = \frac{V_{CC} – V_C}{R_C}
\]
Утгуудыг солих:
\[
I_C = \frac{12V – 5V}{1000 Ω} = \frac{7V}{1000 Ω} = 7 \text{ mA}
\]
3. Коллекторын хүчдэлийг тооцоолох:
Тооцоолсон гүйдлийг ашиглан:
\[
V_C = V_{CC} – (I_C \times R_C) = 12V – (7 \text{ mA} \times 1000 Ω) = 12V – 7V = 5V
\]
Тэгэхээр коллекторын гүйдэл (IC) нь 7 мА, коллекторын хүчдэл (V_C) нь 5В байна.
Дүгнэлт
Транзисторууд нь электроникийн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд бөгөөд унтраалга болон өсгөгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Дээрхтэй адил жишээнүүдийг ойлгосноор бид транзисторыг янз бүрийн төрлийн хэлхээнд илүү хялбар ашиглаж чадна. Суурийн гүйдэл, коллекторын гүйдэл, коллектор-эмиттерийн хүчдэл, суурь гүйдлийн олз (β) зэрэг параметрүүдийг ойлгох нь электрон хэлхээний дизайн, шинжилгээний үндсэн алхам юм. Энэ нийтлэл нь транзисторын талаарх мэдлэгээ гүнзгийрүүлэхэд тустай байсан гэж найдаж байна!
