Биполярный транзистор

Транзистор — это полупроводниковый прибор, который позволяет управлять большими токами нагрузки при помощи малых управляющих токов, благодаря чему может использоваться для усиления сигналов.



Транзистор, в отличие от диода, имеет три вывода. У биполярных транзисторов эти выводы называются база, эмиттер и коллектор.



Состоит биполярный транзистор из кристалла полупроводника (с чередующимися слоями проводимости разных типов), корпуса и металлических выводов, которые впаиваются в электрическую цепь.

Биполярные транзисторы бывают двух типов — n-p-n и p-n-p.




Транзисторы n-p-n пропускают ток от коллектора к эмиттеру, p-n-p — наоборот. В транзисторах n-p-n основные носители заряда — электроны, а в p-n-p — так называемые «дырки», которые менее мобильны (в смысле скорости переноса мощности), соответственно, транзисторы n-p-n быстрее переключаются в общем случае.

В сигнализациях StarLine используются современные компактные транзисторы, предназначенные для поверхностного монтажа (SMD-монтаж).



Транзистор проявляет свои усилительные свойства в основных схемах трех видов: с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).



При включении транзистора по схеме ОЭ входной сигнал поступает между базой и эмиттером, а нагрузка включена между коллектором и источником питания. Такая схема является наиболее распространенной, так как она дает наибольшее усиление по мощности (в тысячи раз).


Достоинствами схемы с общим эмиттером являются большой коэффициент усиления по току и большее, чем у схемы с общей базой, входное сопротивление. Кроме того, для питания требуются два однополярных источника, то есть на практике можно обойтись одним источником питания.

Единственным серьезным недостатком являются худшие температурные и частотные свойства по сравнению со схемой с общей базой.



В схеме ОБ входной сигнал подается на эмиттер и базу, а нагрузка подключается между коллектором и источником питания. Входная цепь транзистора представляет собой открытый эмиттерный переход, поэтому входное сопротивление мало (десятки ом).

Недостатки схемы: она не усиливает ток и для ее питания требуются два разных источника напряжения. Но схема с общей базой имеет хорошие температурные и частотные свойства.




В схеме ОК входной сигнал поступает на переход «коллектор — база», проходит через нагрузку, а сама нагрузка подключается к эмиттеру и источнику питания. В этой схеме выходное напряжение равно входному, поэтому она получила название «эмиттерный повторитель». При включении общего коллектора напряжение сигнала не усиливается, а лишь повторяется. При этом эмиттерная нагрузка может быть очень небольшой, выходное сопротивление усилителя измеряется сотнями и даже десятками ом. В то же время входное сопротивление очень большое — сотни килоом и даже мегаомы.

При монтаже автомобильного охранного оборудования биполярный транзистор чаще всего используется в качестве ключа, который либо заперт (не проводит ток), либо открыт (пропускает ток).

Отпирание или запирание транзистора в режиме ключа происходит при подаче тока на его базу. Например, в описании сигнализации пишут: «дополнительный канал выполнен по схеме „открытый коллектор"». Это значит, что внутри блока сигнализации спрятан биполярный транзистор типа n-p-n, включенный по схеме ОЭ. При срабатывании этого канала на выходе будет появляться масса (через проводящую структуру транзистора), а в исходном состоянии выход ни к чему не подсоединен.



Как правило, выходы, выполненные по схеме «открытый коллектор», допускают небольшой ток нагрузки (до 300 мА). То есть подключить к этому выходу напрямую мощную нагрузку нельзя — ключ сигнализации выйдет из строя. Для подключения к такому выходу необходимо использовать дополнительное реле.