Использование транзисторов
Транзисторы в схемах усилителей используются как линейные устройства, т. е. входной сигнал и увеличенный выходной сигнал являются почти точными копиями друг друга. Транзисторы и другие полупроводниковые приборы могут также использоваться в качестве переключателей. В таких устройствах база или затвор транзистора, в зависимости от типа используемого транзистора, используется в качестве управляющего элемента для включения или выключения тока между эмиттером и коллектором или истоком и стоком. Цель может быть как простой — зажечь индикаторную лампу, так и гораздо более сложной.
Примером умеренно сложного применения является резервный или «бесперебойный» источник питания для компьютера. Такое оборудование состоит из аккумуляторной батареи (которая обычно поддерживается в заряженном состоянии путем выпрямления энергии, поступающей от сети переменного тока), схемы преобразования энергии батареи в переменный ток и необходимых схем управления. Схемы управления контролируют напряжение, поступающее от сети. Если это напряжение значительно отличается от нормальных значений в большую или меньшую сторону, схема управления заставляет переключить питание компьютера с входящей линии на альтернативный источник переменного тока, получаемый от батареи.
Батареи обычно являются низковольтными источниками постоянного тока. Следовательно, их энергия должна быть преобразована в переменный ток и подана на трансформатор, чтобы поднять напряжение до уровня, необходимого для работы компьютера. Преобразование постоянного тока в переменный, известное как инверсия, часто выполняется с помощью мощных транзисторов, работающих как переключатели. Батарея подключается к первичной обмотке трансформатора через транзисторы, сначала в одной полярности, а затем в другой, на частоте, идентичной частоте обычной электросети — обычно 50 или 60 герц.
В принципе, тот же результат можно получить, если использовать транзисторы в качестве генератора, питающегося от батареи и подающего на трансформатор плавно изменяющееся переменное напряжение, а не квадратные импульсы, получаемые в процессе переключения. Однако это гораздо менее эффективная процедура. Транзистор, работающий как переключатель, весьма эффективен, поскольку в выключенном состоянии протекает очень малый ток при относительно высоком напряжении (небольшая утечка через коллекторный переход с обратным подводом), а во включенном состоянии напряжение коллектор-эмиттер очень мало, хотя ток велик. В обоих случаях потерянная мощность равна произведению напряжения и тока. Учитывая этот факт, потери малы, поскольку в любой момент времени либо напряжение, либо ток малы.
