Ein Transistor ist ein elektronisches Gerät, das aus drei oder mehr Schichten eines Halbleitermaterials besteht. Es dient zur Signalverstärkung, zum Umschalten von Stromkreisen und zur Regulierung von Strömen und Spannungen. Transistoren werden häufig in der Elektronik verwendet und bilden die Grundlage für den Aufbau der meisten elektronischen Geräte und Systeme.
Bei der Untersuchung von Transistoren ist eine der wichtigsten Komponenten eine äquivalente Schaltung - eine vereinfachte Schaltung, die es ermöglicht, die Funktionsweise eines Transistors zu analysieren und zu verstehen, ohne alle Komplexitäten und Details seiner inneren Struktur zu berücksichtigen. Abhängig von der Art des Transistors gibt es verschiedene Arten von äquivalenten Schaltungen, die die grundlegenden Eigenschaften und Fähigkeiten des Geräts widerspiegeln.
Eine der am häufigsten verwendeten äquivalenten Schaltungen ist eine gemeinsame Emitter-Schaltung (Common Emitter). In dieser Schaltung wird der Steuerstrom an die Basis des Transistors zugeführt und der Laststrom wird vom Kollektor entfernt. Eine gemeinsame Emitter-Schaltung hat eine hohe Verstärkung und kann verwendet werden, um ein Signal mit konstanten und variablen Komponenten zu verstärken.
Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass jeder Typ der äquivalenten Transistorschaltung seine eigenen Eigenschaften hat und für bestimmte Situationen und Aufgaben bestimmt ist. Daher ist es bei der Auswahl einer Schaltung notwendig, die Anforderungen und Bedingungen einer bestimmten Aufgabe sowie die Eigenschaften und Fähigkeiten des verwendeten Transistors zu berücksichtigen.
Arten von äquivalenten Transistorschaltungen und ihre Arbeitsprinzipien
Eine der häufigsten Transistorschaltungen wird als p-n-Transistor-Feldeffekttransistor (MOSFET) bezeichnet. Es besteht aus drei Bereichen – Quelle, Abfluss und Verschluss. Das Funktionsprinzip dieser Schaltung besteht darin, den Elektronenfluss zwischen der Quelle und dem Abfluss mit Hilfe einer Ladung zu steuern, die sich am Gate ansammelt.
Eine weitere beliebte Transistorschaltung ist ein Bipolartransistor. Es besteht aus zwei Arten von Halbleitern – dem p-Typ und dem n-Typ. Das Funktionsprinzip dieser Schaltung basiert auf der Steuerung des elektrischen Stroms zwischen dem Emitter und dem Kollektor durch den an die Basis gelieferten Strom. Abhängig von der Richtung des Stroms zur Basis kann der Bipolartransistor im Verstärkungs- oder Schaltmodus arbeiten.
Es gibt auch viele andere Arten von äquivalenten Transistorschaltungen wie einen bipolaren Darlington-Transistor, einen isolierten Gate-Feldeffekttransistor (IGFET), einen Sauerstofffeld-Feldeffekttransistor (MOSFET), einen Steuerlevel-Feldeffekttransistor (JFET) und andere.
Jede Schaltung hat ihr eigenes Funktionsprinzip und ihren Anwendungsbereich. Bei der Gestaltung elektronischer Geräte und Systeme ist es notwendig, die Besonderheiten jeder Art von Transistor zu berücksichtigen und die am besten geeignete Schaltung für eine bestimmte Aufgabe zu wählen.
Schema "Emitter-Repeater"
Das Grundprinzip der Schaltung besteht darin, dass der Emitter-Widerstand eine negative Rückkopplung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors liefert. Dies ermöglicht die Stabilität und Linearität der Signalverstärkung.
Das Signal wird an die Basis des Transistors gesendet, der je nach Typ entweder bipolar (Feld) oder unipolar (MOSFET) sein kann. Der Transistor verstärkt dann das Signal und überträgt es über einen Ausgangskollektorwiderstand an die Last.
Die Emitter-Repeater-Schaltung bietet eine Reihe von Vorteilen, wie z. B. eine hohe Verstärkung, eine niedrige Ausgangswiderstand, einen niedrigen Eingangsimpedanz und die Unabhängigkeit von Lastschwankungen.
Dieses Schema hat jedoch auch einige Nachteile. Zum Beispiel eine Abnahme der Ausgangsleistung, eine große unkontrollierte Schwingung und ein Ausgangs-Offset ungleich Null.
Die Emitter-Repeater-Schaltung bleibt jedoch eine der gebräuchlichsten und vielseitigsten Schaltungen in der Verstärkungstechnik.
Schema "Sammler-Repeater"
Das Hauptelement der Kollektorverstärker–Schaltung ist ein NPN-Typ-Transistor. Es ist so verbunden, dass der Emitter–Pin mit dem gemeinsamen geerdeten Ende verbunden ist, der Basis-Pin mit der Signalquelle verbunden ist und der Kollektoranschluss mit der Last verbunden ist. Eine solche Schaltung wird als "Kollektorverstärker" bezeichnet, da der Kollektor des Transistors das Signal von der Basis wiederholt (kopiert).
Die Kollektorverstärker-Schaltung kann verwendet werden, um sowohl Wechselstrom (Signal) als auch Gleichstrom zu verstärken. Dabei ist es wichtig zu beachten, dass die Schaltung eine hohe Stabilität der Ausgangsspannung bietet. Dies wird durch die Rückkopplung erreicht, die durch Widerstände erzeugt wird, die parallel zur Basis und zum Kollektor des Transistors verbunden sind.
Das Funktionsprinzip der "Kollektorverstärker" -Schaltung basiert auf der Signalverstärkung. Das Eingangssignal wird an die Basis des Transistors angelegt und erzeugt eine Wechselspannung am Kollektor. Diese Wechselspannung wird dann verstärkt und an den elektrischen Ausgangsstromkreis übertragen.
| Vorteile: | Nachteile: |
| - Einfache Schaltung | - Begrenzung des Frequenzbandes |
| - Hohe Stabilität der Ausgangsspannung | - Begrenzung der Verstärkung |
| - Gute Klangqualität | |
| - Geringer Stromverbrauch |
