Transitor - Tại sao khuếch đại xảy ra trước bóng bán dẫn mà không phải sau?

Tôi biết đây là một câu hỏi không hay nhưng tôi không thể tìm thấy câu trả lời cho kết quả tìm kiếm trên google.

Vâng, câu hỏi của tôi về cơ bản là thế này: Làm thế nào mà sự khuếch đại xảy ra trước bóng bán dẫn [đường màu đỏ] và không xảy ra sau bóng bán dẫn [đường màu xanh]? Tôi đã nghĩ rằng hiện tại phải đi mặc dù bóng bán dẫn được tăng lên.

Bộ thu của bộ khuếch đại (chân có nhãn "C") thực sự SAU SAU bóng bán dẫn (sử dụng khung tham chiếu của người hỏi, điều này hơi gây hiểu lầm.). Cơ sở (B) là đầu vào và bóng bán dẫn hoạt động tạo ra một tình huống trong đó dòng điện trên bộ thu gấp nhiều lần so với cơ sở. Vì vậy, dòng cơ sở là đầu vào và dòng Collector là đầu ra.

Trong trường hợp này, việc hoàn thành mạch ở chân đế bằng ngón tay của bạn sẽ tạo ra một dòng điện nhỏ thông qua chân đế. Các bóng bán dẫn hoạt động mọi thứ để tạo ra một dòng điện nhiều lần mà ở cơ sở, chiếu sáng đèn LED.

Tại sao? Tôi sẽ xem xét cơ chế này, nhưng đây là những gì các bóng bán dẫn làm để kiếm sống.

Con số được lấy từ http://media.tumblr.com/tumblr_luy74c89IH1qf00w4.png , nhưng có lẽ bắt nguồn từ Horowitz và Hill, The Art of Electronics. "Người bán dẫn" nhìn vào dòng điện ở chân đế và điều chỉnh dòng điện ở bộ thu sao cho là bội số của dòng cơ sở. Tất nhiên, tất cả những điều này có liên quan đến các thuộc tính của các mối nối silicon, nhưng điều đó hơi vượt quá phạm vi câu hỏi của bạn.

Dòng điện tại Emitter là tổng của dòng cơ sở và dòng thu.

Đây thực sự là một sự đơn giản hóa, nhưng nó là cốt lõi của câu hỏi của bạn.

Bạn đang xem xét một vòng lặp của hiện tại, vì vậy sau và trước không có nhiều ý nghĩa. Khác với dòng cơ sở nhỏ, dòng điện trong các đường dẫn màu đỏ và màu xanh là như nhau.

Khái niệm của bạn về trước và sau trong điện tử không được áp dụng. Bạn cần hiểu một số điều cơ bản trước khi bạn có thể hiểu điều này, nhưng điều đó sẽ là quá nhiều để cố gắng dạy trong một câu trả lời ở đây.

Tôi đã nghĩ rằng hiện tại phải đi mặc dù bóng bán dẫn được tăng lên.

Điều này nhấn mạnh một quan niệm sai lầm nguy hiểm. Hiện tại là dòng phí . Điện tích, giống như năng lượng, không bao giờ được tạo ra cũng không bị phá hủy . Do đó, bạn sẽ không bao giờ tìm thấy một thiết bị trong đó tổng dòng điện chạy vào thiết bị không bằng tổng dòng điện chạy ra. Nói một cách chính thức hơn, đây được gọi là luật hiện hành của Kirchhoff .

Điều này thật ý nghĩa. Có thiết bị nào bạn có thể đặt vào vòi sao cho lượng nước thoát ra lớn hơn lượng nước chảy vào không? Nếu vậy, nó sẽ là một máy nước vô hạn. Tương tự như vậy, không có máy tính phí vô hạn.

Trong mạch của bạn, dòng điện đi qua cơ sở và bộ thu, và thoát qua bộ phát. Dòng phát cực kỳ chính xác bằng dòng cơ sở cộng với dòng thu. Do mức tăng của bóng bán dẫn, dòng cơ sở nhỏ hơn nhiều so với dòng thu theo hệ số 100 trở lên - tham số này được gọi là$h_{FE}$ trong biểu dữ liệu.

Bởi vì dòng phát là tổng của dòng cơ sở và dòng thu, và do đó cũng lớn hơn nhiều so với dòng cơ sở, nên nó hoàn toàn hợp lệ (và thường hữu ích) để gắn mọi thứ vào bộ phát của bóng bán dẫn để sử dụng mức tăng của bóng bán dẫn. Xem tại sao một ổ đĩa LED với một bộ phát chung?

Hơn nữa, việc bạn sử dụng "trước" và "sau" cho thấy rằng bạn nghĩ rằng bạn có thể bắt đầu ở cực + của pin, sau đó làm việc theo cách của bạn đến - cực theo một số lý do nguyên nhân và hiệu ứng tuyến tính. Bạn không thể. Dù sao nó cũng không có ý nghĩa. Chúng tôi gọi chúng là các mạch bởi vì chúng chỉ là:

cir · cuit (sûrkt) n. 1. a. Một đường khép kín, thường là vòng tròn đi xung quanh một đối tượng hoặc khu vực.

Dòng điện chạy qua pin giống như mọi thứ khác. Các điện tích di chuyển trong một vòng tròn . Vòng tròn không có điểm bắt đầu hoặc kết thúc, vì vậy bạn không thể có "trước" hoặc "sau".

Bạn không cần bất cứ thứ gì phức tạp như mạch bán dẫn để minh họa điều này; chỉ cần một đèn LED và một điện trở sẽ hoạt động. Thử cái này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Có sự khác biệt chức năng giữa các mạch? Nếu bạn thực sự muốn tham gia vào chuỗi nguyên nhân và kết quả, thì bạn cần suy nghĩ ở tốc độ ánh sáng, và đọc Làm thế nào để dòng điện biết được dòng chảy bao nhiêu, trước khi nhìn thấy điện trở?

Có lẽ sẽ dễ dàng hơn một chút nếu bạn nghĩ về mạch điện như được vẽ một cái gì đó như thế này:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Ngón tay của bạn hoạt động như một điện trở (một điện trở biến số không thể đoán trước), kết nối cực dương của V2 với đế của bóng bán dẫn. Điều đó cho phép một dòng điện nhỏ chạy qua phần cơ sở / bộ phát của bóng bán dẫn (cả cực phát và cực âm của pin đều được nối đất, do đó chúng cũng được kết nối với nhau). Sau đó, bóng bán dẫn nhân dòng điện đó với một số yếu tố không đổi (nhiều hơn hoặc ít hơn) và cho phép dòng điện tỷ lệ đó giữa bộ phát và bộ thu. Vì mạch đó cũng bao gồm đèn LED, dòng điện chạy qua nó và nó phát ra ánh sáng.

Sơ đồ của bạn về cơ bản là giống nhau, ngoại trừ việc họ đã kết hợp V1 và V2 thành một nguồn cung cấp năng lượng duy nhất. Bạn chỉ cần + 9V ở hai nơi, vì vậy nó kết nối cả hai nơi đó với cùng một nguồn cung cấp. Phần còn lại của mạch không thực sự quan tâm nguồn đó đến từ đâu, hoặc cùng một nguồn cung cấp năng lượng đang được sử dụng ở cả hai phía "đầu vào" và "đầu ra" của mạch.

Nói cách khác, mạch đầu vào về cơ bản là cơ sở / bộ phát và đầu ra là bộ thu / bộ phát. Đó là lý do tại sao điều này được gọi là mạch phát chung - bộ phát được chia sẻ (chung) giữa đầu vào và đầu ra. Ngoài ra còn có các mạch thu chung và cơ sở chung, mặc dù bộ phát chung là (không có ý định chơi chữ) phổ biến hơn nhiều.

Thay thế bóng bán dẫn bằng một công tắc đơn giản, vì vậy bạn chỉ cần có pin, đèn LED, công tắc và điện trở giới hạn dòng điện.

Lưu ý rằng khi bạn đóng công tắc, dòng điện chạy trên cả hai "mặt" của công tắc. "Tại sao công tắc điều khiển dòng điện" trước "nó cũng như" sau "nó?" Bởi vì nó phải là: hiện tại trong một vòng khép kín đơn giản phải giống nhau ở mọi nơi. Đóng công tắc không dẫn đến dòng "sản xuất" công tắc. Nó cho phép chuyển đổi để vượt qua hiện tại.

Quay lại với bóng bán dẫn. Bạn có thấy? Transitor hoạt động như một bộ khuếch đại, nhưng nó không thực sự "khuếch đại" dòng điện. Dòng điện trong đường dẫn CE phải giống nhau ở cả hai phía của bóng bán dẫn, bởi vì bóng bán dẫn không có gì trong đó sẽ thêm vào dòng điện tử. Transitor chỉ đơn giản cho phép thay đổi dòng điện nhỏ (trong đường dẫn cơ sở trong trường hợp này) để kiểm soát dòng chảy trong dòng điện lớn hơn (trong đường dẫn collector-emitter).

LED thực sự sẽ sáng hơn nếu bạn đặt nó sau bởi vì trên bóng bán dẫn trước sẽ có dòng điện giả * Ib, và nó sẽ có (hfe + 1) Ib sau bóng bán dẫn. Bạn có thể sẽ không nhận thấy điều này bởi vì hfe 100 trở lên trong hầu hết các trường hợp và thêm 1% hiện tại sẽ không gây ra nhiều ánh sáng hơn. Nếu bạn có một bóng bán dẫn với số 5, thì bạn sẽ thấy nó, nhưng trong trường hợp đó, bạn sẽ không thể bật nó bằng ngón tay vì "1" xuất phát từ ngón tay của bạn. Hfe Ib phải đến từ một nơi nào đó và nó đến từ trước khi bóng bán dẫn ra khỏi "pin" 9V.

Dòng điện cũng giống như dòng nước, nó phải đến từ một nơi nào đó, nếu có dòng điện SAU bóng bán dẫn, thì phải có dòng điện TRƯỚC bóng bán dẫn!

Một bóng bán dẫn có thể được sử dụng để khuếch đại dòng điện, điện áp hoặc cả hai. Trong mạch chỉ định, nó đang được sử dụng để khuếch đại cả hai. Khi sử dụng bộ phát làm "đầu ra", điện áp đầu ra sẽ thay đổi gần như 1: 1 với điện áp đầu vào. Trong một số mạch, hành vi điện áp 1: 1 đó là rất mong muốn, vì độ chính xác của độ lợi đơn vị sẽ không bị ảnh hưởng đáng kể bởi các đặc tính thành phần. Tuy nhiên, đối với một bóng bán dẫn để tăng quy mô điện áp lên hoặc xuống, tuy nhiên, cần phải sử dụng bộ thu làm "đầu ra".

Với mạch được chỉ định, điện áp cơ sở sẽ duy trì ở mức khoảng 0,7 volt, do đó điện áp trên ngón tay sẽ duy trì ở khoảng 8,3 volt bất kể điện áp trên đèn LED hay điện trở giới hạn dòng điện của nó (vì vậy điện áp đầu vào thay đổi gần như không có gì, trong khi điện áp đầu ra thay đổi lớn - do đó khuếch đại điện áp). Nếu đèn LED và bóng bán dẫn nằm trên bộ thu, thì mỗi volt giảm bởi đèn LED hoặc điện trở của nó sẽ làm giảm điện áp có thể chạy qua ngón tay.

Lưu ý rằng mạch như được hiển thị là hơi "nguy hiểm" vì việc rút ngắn các tiếp điểm ngón tay có thể điều khiển một dòng điện gần như không giới hạn thông qua bóng bán dẫn. Thêm một điện trở có giá trị vừa phải (sử dụng cùng giá trị như đối với điện trở LED có thể thuận tiện) nối tiếp với đế và / hoặc tiếp xúc ngón tay phía cung sẽ giúp an toàn hơn.

Lưu ý rằng khi được cung cấp một cảm ứng gần như không đủ để bật bóng bán dẫn, hành vi mạch sẽ rất nhạy cảm với một đặc tính của bóng bán dẫn gọi là "beta", có thể thay đổi đáng kể từ bóng bán dẫn này sang bóng bán dẫn tiếp theo. Về cơ bản, điều đó có nghĩa là một số bóng bán dẫn có thể khuếch đại dòng điện ngón tay theo hệ số 50, trong khi các bóng bán dẫn khác có thể khuếch đại nó theo hệ số 200. Đối với ứng dụng cụ thể này có thể không quan trọng, nhưng một số ứng dụng yêu cầu mức độ dễ dự đoán hơn khuếch đại. Thêm một điện trở giá trị nhỏ vào cơ sở sẽ làm cho bóng bán dẫn vượt qua một dòng điện tỷ lệ với lượng điện áp cơ sở vượt quá 0,7; kết nối một chuỗi kết hợp của một diode và điện trở sẽ làm cho điện áp cơ sở vượt quá 0,7 một lượng tỷ lệ với dòng điện ngón tay.