|
|
|
Transistorer
Även transistorer är halvledare, precis som dioder. Skillnaden är att transistorer består av tre delar med var sin anslutningsledning. Var och en av de tre delarna består av halvledarmaterial av antingen P-typ eller N-typ, de båda yttre delarna av den ena sorten och den mittre delen av den andra sorten. Transistorer med N-halvledare i mitten kallas PNP-transistorer, och de med P-halvledare i mitten kallas NPN-transistorer. Den mittre delen kallas bas och de övriga två delarna kallas kollektor och emitter.
|
| Transistorer. När strömmen som flyter genom bas och emitter varierar, så varierar strömmen genom kollektor och emitter på samma sätt men betydligt starkare. I en PNP-transistor flyter strömmarna åt motsatt håll som i en NPN-transistor. Transistorer används bland annat i förstärkare.
|
Finessen med transistorer är att man via små strömmar genom basen kan styra en betydligt starkare ström som flyter genom kollektorn. Om basströmmen t.ex. fyrdubblas, från exempelvis 0.5 milliampere till 2 milliampere, så kommer också kollektorströmmen att fyrdubblas, från exempelvis 15 milliampere till 60 milliampere. En sådan transistor förstärker strömvariationerna 30 gånger. Den tredje anslutningen, emittern, är gemensam för båda strömmarna.
|
| Förstärkning. Den starkare strömmen som flyter genom kollektorn följer variationerna hos den svagare strömmen som flyter genom basen. Båda strömmarna flyter genom emittern.
|
Ibland används liknelser med rinnande vatten för att förklara hur elektrisk ström beter sig. Med sådana liknelser skulle transistorn motsvaras av en kran på en vattenledning. Emittern och kollektorn är de två rören som vattnet strömmar in och ut igenom, och basen är själva kranen som kan vridas åt mer eller mindre och reglerer vattenflödet i röret. Den svaga insignalen som ansluts till basen motvarar någons hand som vrider på kranen fram och tillbaka.
Transistorer är ljuskänsliga och innesluts i ett ljustätt hölje av metall eller plast. Är det fråga om höga effekter förses transistorer med kylflänsar för att leda bort så mycket värme som möjligt. På höljet markeras med en liten prick vilken av anslutningarna som är kollektorn (basen är om inget annat sägs den mittre anslutningen, och den kvarvarande är emittern). Andra märkningar förekomma också, t.ex en liten klack på metallhöljen, en tillplattad sida på i övrigt runda plasthöljen, eller att ett av anslutningsbenen har en liten böj på sig. I så fall framgår av särskilda datablad vilken anslutning som är vilken. När transistorer används för att bygga upp processorer till datorer och liknande kan flera miljoner av dem skapas med hög täthet inom en och samma halvledarkrets, chip.
Transistorkopplingar
När ransistorer används som förstärkare kan de kopplas till omgivande komponenter på tre olika sätt, här beskrivs en gemensam emitter (GE) -koppling. Även koppling med gemensam kollektor eller gemensam bas förekommer. Vilken av de två huvudtyperna av transistor som används (PNP eller NPN) bestämmer åt vilket håll strömmarna ska flyta genom transistorn, därav pilen i transistorns schemasymbol. Använder vi en NPN-transistor i vår koppling flyter den styrande basströmmen in genom basen och ut genom emittern, medan den starkare kollektorströmmen flyter in genom kollektorn och ut genom emittern.
Om transistorer skall användas som förstärkare av ljud, till exemepel i en stereoanläggning, så är insignalen tillgänglig i form av spänningsvariationer, och vi vill även ha utsignalen i form av (starkare) spänningsvariationer. Eftersom transistorn i sig förstärker strömmar behövs några kringkomponenter för att åstadkomma en spänningsförstärkning. Om det är fråga om en NPN-transistor som GE-kopplats ansluts emittern till lägst spänning (noll, jord). Kollektorn ansluts till en i sammanhanget hög likspänning, drivspänning, (till exempel 9 volt) via ett lagom stort motstånd. Basen ansluts med hjälp av två motstånd till en likspänning mitt emellan vad som vad som skall bli minsta och högsta spänningen som insignalen varierar mellan. Insignalen kan sedan både minska och öka spänningen till basen, och strömmen från kollektorn till basen kommer att variera i samma takt. Det medför att spänningen mellan kollektor och emitter varierar, och utsignalen tas ut (känns av) från kollektorn.
|
| Transistor i förstärkarkoppling. Gemensam emitter (GE) -koppling av NPN-transistor. Insignalen matas in till basen och den förstärkta utsignalen tas ut från kollektorn. Utsignalen blir vänd "tvärt om" (fasvänd) i förhållande till insignalen, vilket ibland saknar betydelse, eller också vänds signalen rätt igen i efterföljande förstärkarsteg.
|
Motstånden R1 och R2 ger lagom arbetssspänning att utgå från till basen. Drivspänningen är kopplad till kollektorn genom R3. När transistorn gör olika mycket motstånd för strömmen som kommer in genom kollektorn, så fördelar sig drivspänningen olika mycket över R3 respektive transistorn. Utsignalen tas ut från kollektorn, och är fasförskjuten 180 grader i förhållande till insignalen. När inspänningen stiger så sjunker utspänningen och tvärt om. I vissa fall saknar det betydelse, men det är också vanligt att det finns flera förstärkarsteg efter varandra, så att signalen fasvänds rätt igen i senare steg.
Stabilisering
R4 hjälper till att stabilisera kretsen om transistorn blir för varm. I så fall ökar kollektorströmmen farligt mycket eftersom transistorn gör mindre motstånd mot kollektorströmmen när den blir varm. Men då minskar spänningen mellan kollektor och emitter, och ökar över R4 (och R3). Och en högre spänning över R4 ger lägre spänning mellan bas och emitter, vilket motverkar den oönskade strömstyrkeökningen. Slutresultatet blir att transistorkopplingen är självreglerande mot för höga strömmar, t.ex. om den blir varm.
Stabiliseringen i stycket ovan gäller den arbetsspänning (i form av likström) som är lämplig att basen utgår ifrån. Själva ljudsignalen (i form av växelström) som skall förstärkas bör dock inte bromsas av R4. Kondensatorn C3 kopplad parallellt med R4 låter själva signalen (växelström) passera relativt obehindrat, men för likströmmen är det tvärstopp, den måste gå via R4. C3 låter signalen ta sig förbi R4. På liknande sätt kan signalen passera genom C1 och C2 på in- och utgångarna, men likströmmarna som förstärkarkopplingen behöver internt för att fungera kan inte passera dem. Endast signalen kommer in, och endast den förstärkta signalen kommer ut.
|
|
|
Frågor och svar
Specialsektioner
