Tranzistor - je to elektronické zařízení používané v elektronice, které plní funkci zesílení elektrického signálu. Proces zesílení na tranzistoru je důležitou součástí provozu mnoha elektronických zařízení, jako jsou rádia, televizory, počítače a další.
Základní princip fungování tranzistoru je založen na jeho schopnosti řídit proud jiným proudem nebo napětím. Externí zdroj proudu nebo napětí připojený k tranzistoru se nazývá základní elektroda. Změnou napětí na základní elektrodě lze regulovat proud, který protéká dalšími dvěma elektrodami: emitorem a kolektorem.
Důležitým krokem v zesilovacím procesu tranzistoru je jeho začlenění do obvodu. Při správném zapnutí přejde tranzistor do aktivního režimu provozu, kde je schopen zesílit elektrický signál. Je důležité poznamenat, že tranzistor lze začlenit do různých režimů: jak proudové zesílení, tak napěťové zesílení.
K zesílení signálu na tranzistoru dochází změnou jeho parametrů v závislosti na vstupním signálu. Když je na základní elektrodě signál, tranzistor jej začne zesilovat úměrně jeho amplitudě. Výstup se tak stává silnějším ve výkonu ve srovnání se vstupem.
Tranzistorová zařízení mají různé typy a konfigurace, takže proces zesílení na tranzistoru se může lišit v závislosti na jejich vlastnostech. Navzdory rozdílům však zůstává obecný princip fungování stejný-zesílení vstupního signálu na požadovanou úroveň výkonu, aby jej bylo možné použít v jiných prvcích elektronického zařízení.
Seznámení s tranzistorem
Jádrem práce tranzistoru je fenomén vstřikování neopodstatněných nosičů náboje přes přechody mezi vrstvami. Tranzistor lze použít ve třech různých provozních režimech: aktivní, nasycení a odříznutí. Provozní režim tranzistoru závisí na poměru napětí a proudů na jeho pinech.
Pro zesílení signálu na tranzistoru se používá princip základního emitorového zisku. V tomto případě je vrstva emitoru aktivní oblastí a vrstva základny řídicím prvkem. Při přívodu signálu na základnu se mění proudové parametry emitorového přechodu a tím i proud kolektoru.
Mezi hlavní vlastnosti tranzistoru patří zisk proudu, zisk napětí, saturační převodový poměr, doba řazení a mnoho dalších. Tyto parametry určují možnosti tranzistoru v zesilovacích obvodech a dalších elektronických zařízeních.
Závěry:
- Tranzistor je polovodičové zařízení pro zesílení a přepínání signálu.
- Skládá se ze tří vrstev polovodičového materiálu.
- Tranzistor může fungovat v různých režimech.
- Pro zesílení signálu se používá základní emitorový zisk.
- Hlavní vlastnosti tranzistoru určují jeho schopnosti.
Princip fungování tranzistoru
Princip fungování tranzistoru je založen na použití tří vrstev polovodičových materiálů, které se nazývají emitor, základna a kolektor. Konfigurace se používají v závislosti na typu tranzistoru: PNP nebo NPN.
Když je na základnu přiváděno malé napětí, proud základny prakticky chybí a tranzistor je ve vypnutém stavu. Při přívodu napětí na základnu, které překračuje určitou kritickou hodnotu, začíná proud kolektoru.
Je důležité poznamenat, že tranzistor funguje ve dvou hlavních režimech: aktivní režim a sytost. V aktivním režimu má změna proudu základny za následek proporcionální změnu proudu kolektoru, což umožňuje zesílení signálu. V režimu saturace je proud kolektoru již nezávislý na proudu základny a má maximální hodnotu.
Princip fungování tranzistoru tedy spočívá ve změně vodivosti polovodičového materiálu při přivádění napětí na základnu. To umožňuje ovládat proud kolektoru a zesílit vstupní signál v aktivním režimu provozu. Tranzistor lze použít nejen k zesílení signálu, ale také k jeho přepínání a provádění logických operací.
| Emitor (E) | Základna (B) | Kolektor (C) |
|---|---|---|
| Vyzařuje elektrony | Řídí proud | Sbírá elektrony |
Hlavní fáze zesílení
Proces zesílení na tranzistoru se skládá z několika klíčových kroků, které umožňují zvýšení amplitudy vstupního signálu:
- Fáze vstupního zesílení: V tomto okamžiku je vstupní signál přiveden na základnu tranzistoru a prostřednictvím emitorového přepětí způsobuje proud kolektoru. Vstupní zisk se provádí pomocí tranzistoru v režimu aktivní saturace.
- Fáze zesílení v aktivním režimu: V tomto okamžiku je proud kolektoru zesílen a proporcionálně se zvyšuje výstupní napětí. K zesílení dochází, protože změny vstupního signálu způsobují odpovídající změny kolektorového proudu.
- Fáze výstupního zesílení: V tomto okamžiku je zesílený signál přiváděn do zátěže. Výstupní zisk nastává připojením zátěže k kolektoru tranzistoru.
Hlavní kroky zesílení na tranzistoru jsou tedy vstupní zisk, zesílení v aktivním režimu a výstupní zisk. Díky těmto fázím je možné získat zesílený signál s větší amplitudou a výkonem.
Zesílení vstupního signálu
Proces zesílení na tranzistoru začíná vstupním signálem. Vstupní signál je střídavé napětí nebo proud, který je přiváděn na základnu nebo bránu tranzistoru.
Zesílení vstupního signálu se provádí působením bipolárního tranzistoru nebo tranzistoru pole. Bipolární tranzistor má tři piny: emitor, základnu a kolektor. Tranzistor pole má tři vodiče: zdroj, závěrku a odtok. Řídicí napětí je přiváděno na základnu nebo závěrku a určuje zisk signálu na tranzistoru.
Vstupní signál prochází řídicím výstupem tranzistoru (základna nebo závěrka), kde moduluje proud nebo napětí na tomto prvku. Modulovaný signál je pak aplikován na aktivní prvek, který plní funkci zesílení.
K zesílení vstupního signálu dochází prostřednictvím řídicího elektrického pole vytvořeného na aktivním prvku při podávání řídicího signálu. Toto elektrické pole ovlivňuje přenos proudu nebo napětí v aktivním prvku, což má za následek zesílení vstupního signálu.
Se správným nastavením a výběrem parametrů tranzistoru může zesilovací prvek produkovat výstup výrazně vyšší než vstupní signál ve výkonu. To umožňuje použití tranzistorů v různých zesilovacích zařízeních, jako jsou zesilovače zvuku, rádia, televizory a další.
Zesílení mezilehlého signálu
Zesílení mezilehlého signálu se provádí pomocí tranzistoru v aktivním režimu. Vstupní signál vstupující na základnu tranzistoru způsobuje změnu jeho sběrného proudu. Tato změna kolektorového proudu vede ke změně napětí na výstupu zesilovače, což je zesílený signál.
- Vstupní fáze zesílení mezilehlého signálu je fáze, ve které dochází k primárnímu zesílení signálu. Umožňuje vstup signálu na základnu tranzistoru.
- Výstupní fáze zesílení mezilehlého signálu je fáze, ve které dochází k definitivnímu zesílení signálu a vytvoření výstupního signálu. Poskytuje výstup signálu na zatížení nebo přenos na další zesilovací stupeň.
Zesilovač mezilehlého signálu se často používá v rádiovém přijímači k zesílení nosné frekvence a demodulaci modulovaného signálu.