Электроника для начинающих (2-е издание) - Чарльз Платт Страница 35

Четыре варианта условного обозначения n-p-n-транзистора показаны на рис. 2.94. Все они функционально идентичны. Буквы С, В и Е соответствуют выводам коллектора, базы и эмиттера.

Четыре варианта условного обозначения p-n-p-транзистора приведены на рис. 2.95. Они тоже взаимозаменяемы.

Рис. 2.94. Варианты обозначений n-p-n-транзистора

Рис. 2.95. Варианты обозначений p-n-p-транзистора

Символы транзисторов p-n-p- и n-p-n-типа легко перепутать, но есть простой способ запомнить правильный вариант. Стрелка в символе n-p-n-транзистора указывает наружу и никогда внутрь[8]. Поэтому можно считать, что обозначение n-p-n является сокращением фразы never pointing in («никогда не указывает внутрь»).

Добавляем потенциометр

Чтобы узнать больше о том, как работает транзистор, нам понадобится более стабильный компонент, чем кончик вашего пальца. С этой работой справится потенциометр, но не такой большой, с каким вы встречались ранее (см. рис. 1.11), а подстроечный потенциометр, изображенный на рис. 2.22.

Несмотря на то, что потенциометры различаются по форме и размеру, все они имеют три контакта. Функции выводов любого потенциометра одинаковы. Средний вывод всегда соединяется с движком внутри потенциометра, а два других вывода соединяются с каждым из концов внутренней резистивной дорожки.

Когда вы вставляете подстроечный потенциометр в макетную плату, каждый вывод должен подключаться к отдельному ряду отверстий платы. Это правило иллюстрирует рис. 2.96. В верхней части рисунка я нарисовал вид сверху для трех типов подстроечного потенциометра, включая многовитковый; и хотя я его не рекомендую, возможно, однажды вы с ним столкнетесь. Контакты не видны сверху, но я показал их расположение так, как если бы вы видели их сквозь компонент. Расположение контактов может быть разным, но их всегда три и они должны отстоять друг от друга на 2,5 мм по вертикали.

Изображенные в нижней части рисунка два примера «Да» будут работать, потому что каждый вывод соединен с отдельным рядом отверстий в макетной плате. Два примера «Нет» неприемлемы, потому что пара контактов окажется замкнутой друг с другом из-за наличия внутренних проводников макетной платы.

Рис. 2.96. Подстроечные потенциометры трех типов и примеры их установки на макетной плате

Рис. 2.97. Макет установки для исследования транзистора с помощью потенциометра

Разобравшись с устройством подстроечного потенциометра, мне хотелось бы, чтобы вы добавили потенциометр номиналом 500 кОм к вашей схеме с транзистором так, как показано на рис. 2.97. Подключите питание и с помощью небольшой отвертки поверните движок потенциометра до упора по часовой стрелке, а затем таким же образом против часовой стрелки. Заметьте, что если в начале эксперимента светодиод погашен, то при небольшом повороте винта потенциометра светодиод начинает светиться.

Рис. 2.98. Электрическая схема установки для исследования транзистора с помощью потенциометра

Рис. 2.99. Номиналы компонентов, установленных на макетной плате

Взглянем на схему, изображенную на рис. 2.98, где показаны те же соединения, что и на макетной плате, но в более понятном виде. Номиналы компонентов указаны на рис. 2.99.

Потенциометр подключен между положительной и отрицательной шинами питания. При таком подключении он работает в качестве делителя напряжения. Когда движок находится на одном конце дорожки, он подключается непосредственно к положительному полюсу источника питания. На другом конце дорожки он подключен напрямую к отрицательному заземлению. В промежуточных положениях он делит напряжение источника питания в некоторой пропорции. Потенциометры часто включают таким способом.

Я уже упоминал, что светодиод не зажигается, когда вы только начинаете перемещать движок потенциометра от минуса к плюсу. Наверное, вы считаете, что он не получает достаточно энергии? Не совсем так. Биполярный транзистор «удерживает» часть энергии в качестве «платы» за свои услуги. Он не будет реагировать, если напряжение на базе не станет выше, чем напряжение на эмиттере примерно на 0,7 В. Говорят, что в таком режиме транзистор обладает положительным смещением. Сказанное иллюстрирует рис. 2.100.

Рис. 2.100. Основное правило использования n-p-n-транзистора

Напряжение или сила тока?

Вы видели, что напряжение на базе биполярного транзистора управляет выходным током этого транзистора. Означает ли это, что транзистор усиливает напряжение?

Вы можете выяснить это самостоятельно. Возьмите мультиметр, настройте его на измерение напряжения и соедините отрицательный щуп с отрицательной шиной макетной платы тестовым проводом, как показано на рис. 2.101. Прикоснитесь красным щупом к выводу эмиттера транзистора, запишите напряжение и переместите щуп на вывод базы. Я гарантирую, что напряжение на эмиттере будет ниже, чем на базе.

Рис. 2.101. Макет установки для выяснения вопроса, усиливает ли транзистор напряжение

Установите подстроечный потенциометр в другое положение и попробуйте снова. Независимо от того, насколько вы изменили напряжение на выводе базы, напряжение на выводе эмиттера всегда будет ниже.

Возможно, это вызвано тем, что резистор с номиналом 470 Ом не обеспечивает достаточного сопротивления между эмиттером транзистора и отрицательной шиной? Мог ли резистор понизить напряжение?

Давайте разбираться. Удалите светодиод и резистор 470 Ом, включив между эмиттером транзистора и отрицательным заземлением резистор с номиналом 1 МОм. Картина не сильно изменилась. Напряжение на эмиттере по-прежнему будет ниже, чем на базе.

Если у вас возникнет желание проверить силу тока на базе и на выходе эмиттера, то выяснится нечто совсем другое. Для этого опыта следует установить мультиметр на измерение силы тока в миллиамперах и встроить его в схему на соответствующем участке. Вспомните о том, что для измерения силы тока его необходимо пропустить через мультиметр.

Однако я могу заранее сказать вам, что вы обнаружите. Этот конкретный транзистор усиливает ток, поступающий на базу, с коэффициентом более 200:1. Данная величина называется коэффициентом передачи тока β для транзистора.

В итоге мы пришли к фундаментальному факту: биполярный транзистор усиливает ток, а не напряжение.

В моей книге Make: More Electronics вы найдете больше сведений по рассматриваемой теме. Здесь я упоминаю об этом лишь вкратце.

Теперь, в качестве справки для вас, я подытожу сведения о биполярных транзисторах.

Все о n-p-n- и p-n-p-транзисторах

Транзистор – это полупроводниковый прибор, а полупроводник представляет собой нечто среднее между проводником и изолятором. Эффективное внутреннее сопротивление транзистора меняется в зависимости от напряжения, которое вы подаете на его базу.

Все биполярные транзисторы имеют три вывода: коллектор, базу и эмиттер, которые в технических паспортах обозначаются