De voordelen van triodetransistoren in versterkingsschakelingen

Basiswerkprincipe
Transistors, ook wel transistors genoemd, worden hoofdzakelijk onderverdeeld in twee typen: NPN en PNP. Ze bestaan ​​uit drie regio's: emitter (E), basis (B) en collector (C). Door verschillende spanningen tussen deze drie regio's toe te passen, kan de transistor functies bereiken zoals signaalversterking, schakelen en oscillatie.

Basis structuur
NPN-type:samengesteld uit twee N-type halfgeleiders en één P-type halfgeleider, waarbij de stroom van de emitter naar de collector loopt.

PNP-type:samengesteld uit twee P-type halfgeleiders en één N-type halfgeleider, waarbij de stroom van de collector naar de emitter loopt.

werk omstandigheden
Versterkingsstatus:De basis-emitterjunctie is voorwaarts gepolariseerd en de collector-basisjunctie is omgekeerd gepolariseerd. Op dit moment werkt de transistor in het versterkingsgebied.

Verzadigingsstatus:Zowel de basis-emitterovergang als de collector-basisovergang zijn voorwaarts voorgespannen en de transistor is volledig geleidend.

Afgesloten toestand:Zowel de basis-emitterovergang als de collector-basisovergang zijn in sperrichting gepolariseerd en de transistor is volledig afgesloten.

Belangrijkste voordelen bij het versterken van schakelingen
Transistoren bieden een aantal belangrijke voordelen in versterkingscircuits, wat heeft geleid tot hun brede toepassing in diverse elektronische apparaten.

Hoge winst
De huidige versterking (waarde) van een transistor is meestal hoog, wat een significante signaalversterking kan opleveren. De typische bètawaarden van NPN- en PNP-transistoren liggen tussen 100 en 300, wat betekent dat kleine veranderingen in de ingangsstroom een ​​significante stroomversterking bij de uitgang kunnen opleveren.

Hoge ingangsimpedantie en lage uitgangsimpedantie
Hoge ingangsimpedantie vermindert de impact op de belasting van het front-end circuit, terwijl lage uitgangsimpedantie gunstig is voor het aansturen van het back-end circuit. Deze eigenschap maakt de transistor zeer geschikt voor signaalversterking en matching circuits.

Goede lineariteit
Bij het werken in het versterkingsgebied is de uitgangskarakteristiekcurve van de transistor bijna lineair, wat helpt om de originele golfvorm van het signaal te behouden en vervorming te verminderen. Dit is met name belangrijk voor signaalverwerking in high fidelity audioversterkers en precisiemeetinstrumenten.

Brede frequentierespons
Het heeft een breed frequentieresponsbereik en kan verschillende signalen versterken van DC tot hoge frequentie. Moderne hoogfrequente transistoren kunnen zelfs werken in de GHz-frequentieband, waardoor ze veel worden gebruikt in draadloze communicatie en RF-circuits.

Goede stabiliteit
Stabiele werkeigenschappen en goede aanpasbaarheid aan temperatuur- en spanningsveranderingen. Door het ontwerpen van geschikte biascircuits kunnen de stabiliteit en betrouwbaarheid van transistorversterkingscircuits verder worden verbeterd.

Toepassingsvoorbeelden van versterkingsschakelingen
Er zijn verschillende vormen van transistorversterkingscircuits in praktische toepassingen. Hieronder volgen enkele veelvoorkomende toepassingsvoorbeelden:

Gemeenschappelijke emitterversterkerschakeling
Het common emitter versterkercircuit is een van de meest voorkomende transistor versterkercircuits. Het ingangssignaal wordt geïntroduceerd vanaf de basis, het uitgangssignaal wordt uit de collector gehaald en de emitter wordt geaard. Dit circuit heeft een hoge spanningsversterking en een grote ingangsimpedantie, waardoor het geschikt is voor algemene signaalversterking.

Gemeenschappelijk basisversterkercircuit
In een common base amplifier circuit wordt het ingangssignaal geïntroduceerd vanaf de emitter, het uitgangssignaal wordt uit de collector gehaald en de basis wordt geaard. Dit circuit heeft een lage ingangsimpedantie en hoge uitgangsimpedantie, een breed frequentieresponsbereik en is geschikt voor hoogfrequente signaalversterking.

Collectief versterkingscircuit
Het lumped amplifier circuit staat ook bekend als de emitter follower. Het inputsignaal wordt geïntroduceerd vanaf de basis, het outputsignaal wordt uit de emitter gehaald en de collector wordt aangesloten op de voeding. Dit circuit heeft de kenmerken van een spanningsversterking van 1, hoge inputimpedantie en lage outputimpedantie en wordt vaak gebruikt voor signaalbuffering en impedantieaanpassing.

Differentiële versterkingsschakeling
Het differentiële versterkingscircuit bestaat uit twee identieke transistoren, die het verschil tussen twee ingangssignalen kunnen versterken terwijl gemeenschappelijke ruis wordt onderdrukt. Dit circuit heeft een goede common mode rejection ratio en hoge ingangsimpedantie, en wordt veel gebruikt in operationele versterkers en zeer nauwkeurige meetcircuits.

Toekomstige ontwikkelingsrichting
Met de voortdurende vooruitgang van elektronische technologie, zijn transistorversterkingscircuits ook constant aan het innoveren en ontwikkelen. De toekomstige onderzoeks- en toepassingsrichtingen omvatten voornamelijk de volgende aspecten:

Nieuwe materialen en nieuwe processen
Met de ontwikkeling van halfgeleidermateriaalwetenschap zal de toepassing van nieuwe materialen zoals koolstofnanotubes en grafeen de prestaties van transistors verder verbeteren. Het nieuwe productieproces zal de grootte van de transistor kleiner, sneller en lager in stroomverbruik maken.

Integratie en miniaturisatie
Moderne elektronische apparaten stellen steeds hogere eisen aan grootte en stroomverbruik. Geïntegreerde en geminiaturiseerde transistorversterkingscircuits zullen op grote schaal worden gebruikt in embedded systemen, draagbare apparaten en mobiele terminals.

Toepassingen met hoge frequenties en ultrahoge frequenties
Met de ontwikkeling van 5G en millimetergolftechnologie zal de vraag naar hoogfrequente en ultrahoge frequentietransistoren blijven groeien. Hoogfrequente transistorversterkingscircuits zullen worden toegepast in sectoren zoals draadloze communicatie, radar en satellietcommunicatie.

Laag stroomverbruik en hoge efficiëntie
In de context van toenemende energieschaarste zullen low-power en high-efficiency transistor amplificatie circuits een onderzoeksfocus worden. Door het optimaliseren van circuit design en materiaalkeuze kan het stroomverbruik verder worden verlaagd, kan de efficiëntie worden verbeterd en kan groene elektronische technologie worden bereikt.

 

https://www.trrsemicon.com/transistor/small-signal-transistor/bav99-sot-23.html