No Image

Транзисторы с большим коэффициентом усиления

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Особенности и области применения составных транзисторов

Если открыть любую книгу по электронной технике, сразу видно как много элементов названы по именам их создателей: диод Шоттки, диод Зенера (он же стабилитрон), диод Ганна, транзистор Дарлингтона.

Инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington) экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них. В схемах использовались усилители тока.

Инженер Дарлингтон изобрёл и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненный на одном кристалле кремния с диффундированными n (негатив) и p (позитив) переходами. Новый полупроводниковый прибор был назван его именем.

В отечественной технической литературе транзистор Дарлингтона называют составным. Итак, давайте познакомимся с ним поближе!

Устройство составного транзистора.

Как уже говорилось, это два или более транзисторов, изготовленных на одном полупроводниковом кристалле и запакованные в один общий корпус. Там же находится нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого транзистора.

У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у всем знакомого биполярного: база (Base), эмиттер (Emitter) и коллектор (Collector).


Схема Дарлингтона

Как видим, такой транзистор представляет собой комбинацию нескольких. В зависимости от мощности в его составе может быть и более двух биполярных транзисторов. Стоит отметить, что в высоковольтной электронике также применяется транзистор, состоящий из биполярного и полевого. Это IGBT транзистор. Его также можно причислить к составным, гибридным полупроводниковым приборам.

Основные особенности транзистора Дарлингтона.

Основное достоинство составного транзистора это большой коэффициент усиления по току.

Следует вспомнить один из основных параметров биполярного транзистора. Это коэффициент усиления (h21). Он ещё обозначается буквой β («бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго 60 то коэффициент усиления составного уже равен произведению этих величин, то есть 7200, а это очень даже неплохо. В результате достаточно очень небольшого тока базы, чтобы транзистор открылся.

Инженер Шиклаи (Sziklai) несколько видоизменил соединение Дарлингтона и получил транзистор, который назвали комплементарный транзистор Дарлингтона. Вспомним, что комплементарной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимости. Такой парой в своё время были КТ315 и КТ361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклаи собран из биполярных разной проводимости: p-n-p и n-p-n. Вот пример составного транзистора по схеме Шиклаи, который работает как транзистор с n-p-n проводимостью, хотя и состоит из двух различной структуры.


схема Шиклаи

К недостаткам составных транзисторов следует отнести невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Такие транзисторы прекрасно зарекомендовали себя в выходных каскадах мощных усилителей низкой частоты, в схемах управления электродвигателями, в коммутаторах электронных схем зажигания автомобилей.

Хорошо зарекомендовал себя для работы в электронных схемах зажигания мощный n-p-n транзистор Дарлингтона BU931.

Основные электрические параметры:

Напряжение коллектор – эмиттер 500 V;

Напряжение эмиттер – база 5 V;

Ток коллектора – 15 А;

Ток коллектора максимальный – 30 А;

Мощность рассеивания при 25 0 С – 135 W;

Температура кристалла (перехода) – 175 0 С.

На принципиальных схемах нет какого-либо специального значка-символа для обозначения составных транзисторов. В подавляющем большинстве случаев он обозначается на схеме как обычный транзистор. Хотя бывают и исключения. Вот одно из его возможных обозначений на принципиальной схеме.

Напомню, что сборка Дарлингтона может иметь как p-n-p структуру, так n-p-n. В связи с этим, производители электронных компонентов выпускают комплементарные пары. К таким можно отнести серии TIP120-127 и MJ11028-33. Так, например, транзисторы TIP120, TIP121, TIP122 имеют структуру n-p-n, а TIP125, TIP126, TIP127 — p-n-p.

Также на принципиальных схемах можно встретить и вот такое обозначение.

Примеры применения составного транзистора.

Рассмотрим схему управления коллекторным двигателем с помощью транзистора Дарлингтона.

При подаче на базу первого транзистора тока порядка 1мА через его коллектор потечёт ток уже в 1000 раз больше, то есть 1000мА. Получается, что несложная схема обладает приличным коэффициентом усиления. Вместо двигателя можно подключить электрическую лампочку или реле, с помощью которого можно коммутировать мощные нагрузки.

Если вместо сборки Дарлингтона использовать сборку Шиклаи то нагрузка подключается в цепь эмиттера второго транзистора и соединяется не с плюсом, а с минусом питания.

Если совместить транзистор Дарлингтона и сборку Шиклаи, то получится двухтактный усилитель тока. Двухтактным он называется потому, что в конкретный момент времени открытым может быть только один из двух транзисторов, верхний или нижний. Данная схема инвертирует входной сигнал, то есть выходное напряжение будет обратно входному.

Это не всегда удобно и поэтому на входе двухтактного усилителя тока добавляют ещё один инвертор. В этом случае выходной сигнал в точности повторяет сигнал на входе.

Читайте также:  Мини насос для батареи отопления

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.

Широко используются интегральные микросхемы, содержащие несколько составных транзисторов. Одной из самых распространённых является интегральная сборка L293D. Её частенько применяют в своих самоделках любители робототехники. Микросхема L293D — это четыре усилителя тока в общем корпусе. Поскольку в рассмотренном выше двухтактном усилителе всегда открыт только один транзистор, то выход усилителя поочерёдно подключается или к плюсу или к минусу источника питания. Это зависит от величины входного напряжения. По сути дела мы имеем электронный ключ. То есть микросхему L293 можно определить как четыре электронных ключа.

Вот «кусочек» схемы выходного каскада микросхемы L293D, взятого из её даташита (справочного листа).

Как видим, выходной каскад состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи. Верхняя часть схемы — это составной транзистор по схеме Шиклаи, а нижняя часть выполнена по схеме Дарлингтона.

Многие помнят те времена, когда вместо DVD-плееров были видеомагнитофоны. И с помощью микросхемы L293 осуществлялось управление двумя электродвигателями видеомагнитофона, причём в полнофункциональном режиме. У каждого двигателя можно было управлять не только направлением вращения, но подавая сигналы с ШИМ-контроллера можно было в больших пределах управлять скоростью вращения.

Весьма обширное применение получили и специализированные микросхемы на основе схемы Дарлингтона. Примером может служить микросхема ULN2003A (аналог К1109КТ22). Эта интегральная схема является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки можно легко применять в радиолюбительских схемах, например, радиоуправляемом реле. Об этом я поведал тут.

КТ3102 один из популярных отечественных биполярных транзисторов с большим коэффициентом усиления, высокочастотный, маломощный с n-p-n структурой. Транзистор КТ3102 (как и его комплементарную пару КТ3107) ещё называют супербета, благодаря малой толщине базы его коэффициент усиления по току может достигать тысячи.

КТ3102 цоколевка

Транзистор КТ3102 выпускался как в металлостеклянном так и в пластиковым КТ-26 (зарубежный аналог ТО92).


Обратите внимание на рисунке показан вид снизу.
В верхней части рисунка показана цоколевка КТ3102 в металическом корпусе, это транзисторы без последный буквы М: КТ3102А, КТ3102Б, КТ3102В, КТ3102Г, КТ3102Д, КТ3102Е, КТ3102Ж, КТ3102И, КТ3102К.
В нижней части рисунка показана цоколевка КТ3102 в пластиковом корпусе, это транзисторы в обозначении которых есть заключительная буква М: КТ3102АМ, КТ3102БМ, КТ3102ВМ, КТ3102ГМ, КТ3102ДМ, КТ3102ЕМ, КТ3102ЖМ, КТ3102ИМ, КТ3102КМ. Ещё говорят что у КТ3102 цоколевка КБЕ.

Маркировался КТ3102 как полным буквенноцифровым обозначением, так и цветными точками.

КТ3102 параметры

  • Максимальный ток коллектора IКmax = 0,1 А
  • Максимальный импульсный ток коллектора IК и.max = 0,2 А
  • Максимальная мощность коллектора без радиатора Pкmax = 0,25 Вт
  • Максимальная рабочая частота в схемах с общим эмиттером fгр.150 МГц
  • Максимальное напряжение коллектор-база Uкбо
  • Максимальное напряжение коллектор-эмиттер Uкэо
  • Коэффициент усиления в схемах с общим эмиттером h21э
  • Обратный ток коллектора Iкбо
  • Коэффициент шума транзистора Кш
Тип Uкбо(и) и Uкэо(и), В h21э Iкбо, мкА Кш, дБ Аналог
КТ3102А, КТ3102АМ 50 100-250 ≤0,05 10 2N4123
КТ3102Б, КТ3102БМ 50 200-500 ≤0,05 10 2N2483
КТ3102В, КТ3102ВМ 30 200-500 ≤0,015 10 2SC828
КТ3102Г, КТ3102ГМ 20 400-1000 ≤0,015 10 BC546C
КТ3102Д, КТ3102ДМ 30 200-500 ≤0,015 4 BC547B
КТ3102Е, КТ3102ЕМ 20 400-1000 ≤0,015 4 BC547C
КТ3102Ж, КТ3102ЖМ 50 100-250 ≤0,05
КТ3102И, КТ3102ИМ 50 200-500 ≤0,05
КТ3102К, КТ3102КМ 20 и 30 200-500 ≤0,015

18 thoughts on “ КТ3102 цоколевка, КТ3102 параметры ”

Они сейчас в smd корпусах выпускаются.

В smd (sot-23) есть полные (если не ошибаюсь) аналоги: КТ3130 (зарубежные BC846, BC847).

Возможно это КТ3130, но в продаже я их видел как КТ3102. Торгаши могли напутать. К ним бы еще аналог КТ3107 в smd, для комплементарности.

По параметрам на КТ3107 очень похожи серии КТ3129А9 — КТ3129Ж9 и 2Т3129А9 — КТ3129Ж9. Правда «букву на букву» может не получиться заменить, нужно смотреть справочник.
Думаю КТ3129 и КТ3130 проектировались как комплементарная пара и как замена BC857 и BC847.
Даже отечественный корпус КТ-46 сделали, аналогичный sot-23.

«По параметрам на КТ3107 очень похожи серии КТ3129А9»
——
Хэх, а они у меня есть, оказывается, КТ3129А9. Даже не помню где покупал, но пакетик с ними лежит шкафу.

Хороший транзистор, особенно на то время, когда еще в железе (иногда позолоченном) выпускался… для дискретного использования. Беда в том, что трехзначный коэффициент усиления, подвинул многих на упрощение схемотехники аналоговой звуковой аппаратуры. И родились монстры с двумя 3102-3107 на входе и 825-827 на выходе, запитанные 40 Вольтами, выдающие до 200 Вт на канал в пике. Какой ужас, причем, не тихий, а громкий ужас. Видимо, такая «простота» и породила движение борцов с громким звуком.
ЗЫ Когда под рукой нет ничего, кроме молотка — все вокруг, кажется гвоздями )

Читайте также:  Рецепт моченых яблок видео

Чем 3102 в металле лучше пластмассового? Я не заметил каких-либо преимуществ, точно такие же транзисторы. Для КТ502/КТ503 пластиковый корпус был роковым, от нагрева пластик деформировался и повреждались кристаллы полупроводников. КТ3102 не приходится рассеивать большие мощности, ему пластмассовая упаковка в самый раз. Кроме того страдал дизайн печатных плат при использовании их с комплиментарными КТ3107. Не слишком хорошо выглядит монтаж, где часть транзисторов металлические, а другие пластмассовые. 3107 же в металле видеть не приходилось, их вроде как совсем не существует.

Да, есть у пластиковых корпусов один маленький плюсик. Когда нет транзисторных сборок для дифференциальных пар, можно подобрать пару из россыпи транзисторов и включить их обеспечив плотный тепловой контакт. Вот тут с транзисторами в металле возникают проблемы, приходится придумывать всякие скобки-зажимы из меди и латуни для соединения. Пластиковые же просто прижимаются друг к другу плоскими поверхностями с капелькой термопасты, на сложенные вместе корпуса надевается обрезок термоусадки и стягивается все это дело паяльным феном.

Вот кстати нашел плату где как раз КТ3102 в металлостеклянном корпусе, а КТ3107 в пластиковом. Думаю плата была разведена под пластиковые корпуса, а КТ3102 взяли из старых запасов.

Да, я тоже видел такие, где часть транзисторов в металле, часть в пластмассовых корпусах. Странные такое чувство, когда смотришь на плату с компонентами пусть из одной эпохи, но из разных ее этапов.

Мне, все-таки кажется, что это обусловлено разной структурой и характеристиками транзисторов (при разработке), а кто-то, потом поставил то, что было под рукой (а это, как правило, более современные модели), а так, как корректирующие цепи и широкие доступы замены единичных элементов устройства позволяют такие жесты, не влияя сильно на его конечные параметры, то и относятся к этому с нашим пресловутым Авось. А этот Авось, хоть и кривенько, да вывозит. Такая вот загагулина, могли и 315-й втулить постаравшись.

При производстве транзисторов разных типов с одинаковыми параметрами есть определенные сложности. Например из германия проще изготовить pnp транзистор, чем npn. А из кремния проще изготовить биполярный npn и n-канальный полевой. Такая нессиметричность связана с тем что для получения n или p типа проводимости нужно легировать полупроводник разныеми веществами, а свойства эти веществ отличаются.
Сейчас технологии легирования кремния усовершенствовались, что позволяет выпускать комплементарные транзисторные пары с более близкими характеристиками.

А ведь верно, комплиментарных на 100% транзисторов с разным типом проводимости не существует. Пока у меня был только измеритель h21э, я верил, что подобрав транзисторы по усиления при определенном токе коллектора я получаю «правильную» пару n-p-n и p-n-p для установки в выходной каскад УНЧ. Засомневался когда сделал приставку-характериограф к осциллографу. Уж больно заметно расходились ветки ВАХ у «подобранных» транзисторов ниже и выше точек, в которых измерялся h21э. Но списывал происходящее на низкую разрешающую способность осциллографа, и на свою криворукость и как следствие «плавание» показаний.

Сейчас делаю понемногу цифровой характериограф, в ходе испытаний которого (вернее, его частей) увиденная ранее картина подтвердилась. Как ни подбирай транзисторы, все равно из целого ведра едва ли одну подходящую пару найдешь, у которых ВАХ одинаковы на всем протяжении. При этом из транзисторов одной структуры запросто подбирается несколько идентичных пар из десятка-другого ПП приборов.
Поэтому, когда буду делать окончательный вариант УМЗЧ для домашнего аудиокомплекса, остановлюсь наверное на цирклотроне, где выходные (предвыходные) транзисторы одной структуры и включены одинаково (оба с ОЭ или с ОК).

КТ3102 вообще не составной транзистор! Это ошибка автора блога!

Побывал в отпуске, тоже иногда надо )
Почему не составной? Не совсем Даррлтнгтона — да, но составной, причем, насколько известно мне (хотя далеко не все) там три кристалла не подложке, а не два, как в первоначальном варианте, и не по дарлингтону. Это касается золоченный ракетных. Кому верить? решайте сами — но я их разбирал и нетолько.
Пластик не разбирал — врать не буду.

Простые и дешевые транзисторы. Широко применяются. Я часто их использую в качестве ключей в обвязке микроконтроллеров. Ток коллектора позволяет нагрузить маломощное 5-и вольтовое реле для гальваниченской развязки контролера.

Читайте также:  Пион александр флеминг фото описание

А вообще интересная ситуация с данной парочкой. 3102 появился на несколько лет раньше, чем 3107, был одет в металл, был составным и имел коэффициент усиления поболее 1000, но был одинок. Потом переоделся в пластик (а на память приобрел М в маркировку), стал супербетой, потерял в коэффициенте, но приобрел комплементарную пару. ВАХи у 2Т3102Г и КТ3102ГМ — как у разных транзисторов. Цена тоже ) хотя и по другой причине. Для качественной работы со Звуком, хоть парой, хоть по одному, они не очень подходят.

КТ3102Е держит 20 Вольт, КТ3102И держит 50 Вольт!

Несмотря на то, что народ массово кинулся в ламповое и микросхемное усилителе-строение, а на "рассыпухе" — на полевые транзисторы, все еще значительную долю занимают "рассыпные" УМЗЧ на биполярных "выхлопниках". Тем более, подобные аппараты постоянно попадаются для ремонта.

Не вызывает сомнений постулат, что для минимизации нелинейных искажений требуется попарный подбор комплементарных транзисторов по крайней мере по коэффициенту их усиления. Особую важность это приобретает для мощных (сценических) УМЗЧ, в которых используется по несколько запараллеленных "выхлопников".

Если для подбора маломощных транзисторов достаточно "китайских" мультиметров с режимом "бетирования", то для мощных транзисторов (по крайней мере отечественных транзисторов старых разработок), проблема измерения коэффициента их усиления (h21e) осложняется еще и тем, что он существенно зависит от тока коллектора. Следовательно, измерять h21e приходится при по крайней мере двух значениях коллекторного тока.

Как-то попались мне для ремонта несколько мощных УМЗЧ, на выходе которых в каждом плече стояло по 4. 8 транзисторов КТ864/865. Покупать по несколько коробок с последующим отбором дома — выходило крайне накладно. Поэтому за день по-быстрому собрал "бетник", конструкция которого и приводится, с помощью которого отобрал нужное количество согласованных транзисторов прямо на рынке. Пользуюсь этим прибором уже более 4-х лет. "Полет — нормальный".

Схемотехника "бетника", в принципе, известная. Он представляет собой микросхемный стабилизатор тока с выходным регулирующим транзистором, коллекторный ток которого и стабилизируется. Его h21e измеряется по току, поступающему в базу транзистора стрелочным измерительным прибором PA1, включенным в диагональ диодного моста, что исключает необходимость коммутации при испытании транзисторов разной структуры. Дополнительный умощняющий каскад на транзисторах VT1-VT2 нужен чтобы не перегружать выход ОУ при тестировании транзисторов с малыми значениями h21e при большом коллекторном токе. На схеме не показана кнопка, кратковременно подающая питание на всю схему, что позволяет экономить автономные источники питания и защищает измерительный прибор при проверке пробитых транзисторов, при неправильном их подключении или при неправильном выборе проводимости. Двухцветный светодиод VD1 индицирует, кроме наличия питания, и полярность тестируемого транзистора (красный — n-p-n, зеленый — p-n-p).

Измерения проводятся при коллекторном токе 50 и 500 мА, выбираемых переключателем SA3. Измерения h21e проводятся в трех диапазонах, выбираемых переключателем SA2 с минимальными значениями 10, 30 и 100. Относительным недостатком является обратная и существенно неравномерная шкала измерительного прибора:

Опорное напряжение для стабилизатора тока задается стабилитронами VD2-VD3, включенными встречно-последовательно. Их следует подобрать по одинаковому напряжению стабилизации. В принципе, оптимальным вариантом было бы использование двуханодного термокомпенсированного стабилитрона, но мне они на напряжение стабилизации менее 6,2 В как-то не попадались, а опорное напряжение желательно бы делать поменьше — тогда на испытуемом транзисторе падает большая часть напряжения питания, что тоже важно для правильного измерения (например, h21e у КТ8101/8102 существенно падает при коллекторном напряжении мене 5 В). Переключение полярности напряжения, поступающего на формирователь опорного напряжения и испытуемый транзистор разных типов производится переключателем SA1.

Номинал эмиттерного резистора R11, задающего коллекторный ток 50 мА, приходится подбирать в зависимости от полученного опорного напряжения:

При этом измерительный мост просто перемыкается накоротко. Номинал эмиттерного резистора R10, подключаемого параллельно R11 для задания тока 500 мА должен быть в 9 раз меньше, чем у R11.

Номиналы резисторов измерительной части рассчитаны для головки на ток 100 мкА сопротивлением 550 Ом. Для других головок их придется пересчитать.

Настройка производится при отключенном от генератора тока диодном мосте. При невозможности точного подбора номиналов низкоомных резисторов ставится ближайшего большего номинала, параллельно которому — более высокоомный, чтобы получить нужное сопротивление.

Питается он от любого сетевого адаптера на напряжение 12…15 В и ток до 500 мА, либо от комплекта батарей на то же напряжение. В оригинальном варианте сетевой трансформатор с выпрямителем и фильтрующим конденсатором встроен прямо в корпус прибора.

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector