Транзистор кт315

Особенности[править]

• Яркая, запоминающаяся внешность. Наряду с «синенькими и гладенькими» конденсаторами К73-17 прочно укрепился в умах юных радиогубителей как яркая и приятная деталька. К слову, этот тип корпуса разделил с ним КТ361, полевой транзистор КП313 и еще некоторое количество деталей, например, варикапная матрица КВС111. Также весёлости прибавляло то, что отличить КТ315 от КТ361 без омметра можно было только по смещению буквы маркировки относительно центра корпуса, что напрочь убивало пионеров и доставляло немало лулзов бывалым.
• Отвратительные, ломкие выводы. Тем, кто их паял, это свойство таки въелось в печень. Выводы отламывались у основания корпуса после нескольких перегибаний, что порядком бесило. Особенно часто в расход шли конструкции на проводках, где неловкое шевеление провода отрывало ноги. Вообще — сабж предназначен для печатного монтажа без формовки выводов, как и КТ814/815/972/973, но у этих выводы длинные и толстые, так как транзистор более мощный, и немного подогнуть их можно. Но тоже легко ломается. Как ни странно — пипл насобачился их ЧИНИТЬ — надфилем спиливался пластик корпуса и на обнажившийся огрызок отломанного вывода припаивался тонкий провод. Успешность метода 50/50, перегреть КТ315 и КТ361 ОЧЕНЬ просто. Как правило, после такой перепайки звук усилителя становился похожим на УГ.
• Ужасающая доступность. В любой советской технике, чуть переросшей МП39-МП42, «транзистор» означало одно — КТ315. И навыпаивать их ничто не мешало. Ну, пожалуй, ничего, кроме их горючести. В магазинах класса «Юный техник» б/у транзисторы КТ315 продавались на вес, аки семечки, ибо считать задолбаешься.
• Пугающая высокочастотность. Радиолюбители, уже привыкшие к П13-П15, но еще недавно видевшие только в сладких снах убогий 120-мегагерцовый П403, просто охреневали от сабжа с его планкой в 250 МГц, которая превышала граничную частоту всех октальных и большинства пальчиковых ламп того времени. А ведь до этого считалось что транзисторы вообще никогда не смогут полностью заменить лампы в высокочастотных каскадах УКВ-приемников.
• Маркировка, точно отражающая суть. Действительно, промаркировать самый доступный транзистор буквой «Г» — это мощно! Были, правда, перлы и похлеще. «И» (подразумевалось, что для работы в схемах индикации на ВЛИ) в блоках выбора программ летели на «ура!». «Р» из видиков ВМ-12 мало того, что были некачественными, так и выводы там только что в трубочку не изгибались. Есть ещё «Ж», «П», «Н» и даже «Х». Отгадайте их «качество», учитывая, что слова на эти буквы в русском языке есть.
• КТ315 был центровым пацаном в конструкторе «Радиокубики». Именно благодаря «радиокубикам» удавалось создать УКВ-передатчик с радиусом действия 1,5 метра и, используя входившие в комплект наушники в качестве микрофона, дурить маму с папой своим голосом в «прямом эфире».
• Минусовой полюс питания схем заземлён. То, что сейчас норма, тогда было несусветной дикостью — фаги веками были приучены к p-n-p и к дефициту МП37Б, да и вообще наличие в схеме n-p-n элемента воспринималось как что-то мифическое, волшебное, гарантирующее уникальные парамерты. До расцвета КТ315 не существовало ни одной схемы, выполненной чуть менее чем полностью на n-p-n. Впрочем, равно и наоборот: после рассвета сабжа, основанные на p-n-p схемы быстро стали редкостью.

Маркировка

Первые советские транзисторы серии кт3107 появились в 1977 году и маркировка у них была цветовая состоящая из четырех цветных точек. В последующем, с 1986 года использовалась кодовая маркировка.

Цветовая

На скошенной части корпуса, в верхнем левом углу будет нанесена светло-голубая точка. Цвет точки правее определяет групповую принадлежность: розовый – “а”; жёлтый – “б”; синий – “в”; бежевый –“г”; оранжевый – “д”; электрик – “e”; салатный – “ж”; зелёный – “и”; красный – “к”; серый – “л”. В нижней части цветовыми точками указывалась дата выпуска: месяц и год. Пример цветовой маркировки транзистора КТ3107А 1977 года выпуска.

Кодовая

Буквы и фигуры, согласно стандартной кодовой маркировке, наносятся белым цветом. КТ3107 обозначен белым равнобедренным треугольником, на скошенной стороне корпуса, сверху слева. Правее от фигуры буквой указана группа. В нижней части год выпуска и месяц соответственно. Месяц и год указывается цифрой или латинской буквой.

Нестандартная

Встречается и нестандартная цветовая и кодовая маркировки. При кодовой никаких особых правил нет. Просто надо запомнить, как транзистор выглядит в таких случаях.

В настоящее время, производители указывают на корпусе полное наименование модели и дату изготовления в соответствии с ГОСТ25486-82 и ТУ бКО.347.098 ТУ1.

Для определения версии транзисторов по информации на корпусе многие радиолюбители используют программу Color and Code 9.3.

Простой и маломощный усилитель на КТ315

КТ315 — легендарный отечественный транзистор, экземпляры которого в большом количестве присутствуют у каждого радиолюбителя. Неудивительно — ведь это самый первый серийно выпускаемый кремниевый транзистор, найти его можно практически в любом советском приборе. К началу 90-х было изготовлено более 7 млрд штук. По современным меркам КТ315 далеко не идеальный по своим параметрам транзистор, ведь уже давно изобретены и выпускаются новые, более дешевые и совершенные полупроводниковые приборы. Но, тем не менее, иногда хочется достать из дальнего ящика горсть старых транзисторов и собрать на них что-нибудь простенькое, например, усилитель.

Схема

Особенность схемы в том, что она не содержит никаких других активных элементов, кроме транзисторов КТ315. Эта схема станет отличным выбором не только для любителей старины, но и для тех, у кого нет возможности обзавестись другими транзисторами. Номиналы резисторов не очень критичны и могут варьироваться в пределах 20-30%, как и у конденсаторов. Транзисторы для этой схемы желательно выбирать с большим коэффициентом усиления, в этом случае увеличится максимальная громкость усилителя. При этом необходимо соблюдать условие — оба транзистора выходного каскада должны иметь одинаковый буквенный индекс. Схема начинает работать при напряжении 5 вольт, самое оптимальное питание 9вольт. Потребляемый ток при этом составляет примерно 20 мА и практически не зависит от уровня громкости. Также следует учитывать, что для воспроизведения стереосигнала схему необходимо повторить дважды.

Усилитель в сборе

(cкачиваний: 202)

Схема собрана на печатной плате размером 50х40 мм, которая уже содержит оба канала. В первую очередь, по технологии лазерно-утюжной изготавливаем саму доску. Ниже несколько фото процесса.

После того, как плата готова, можно приступать к пайке деталей. В первую очередь на плату устанавливаются резисторы, затем конденсаторы с транзисторами. Выводы транзисторов КТ315, в отличие от выводов современных деталей, представляют собой тонкие плоские полоски, которые очень легко отрываются от корпуса, поэтому не следует прикладывать к ним слишком больших усилий.

После установки деталей на плату необходимо проверить соседние дорожки на короткое замыкание, убедиться в правильности установки транзисторов — ведь их легко можно припаять не той стороной. Вывод базы КТ315 справа, если смотреть на лицевую сторону транзистора. Теперь осталось только подключить плату с динамиками, источник звука, подать питание и усилитель готов.

Первый запуск и тестирование

Усилитель может работать с динамиками сопротивлением 4-8 Ом, а также к его выходу можно подключить наушники, которым не хватает мощности штатного источника сигнала. Источником сигнала может быть, например, телефон, плеер или компьютер. Перед первым включением в разрыв одного из питающих проводов нужно включить миллиамперметр и измерить ток потребления, он не должен превышать 100 мА суммарно по обоим каналам. Если превышает, то стоит уменьшить напряжение питания. Благодаря малому потреблению этот усилитель можно запитать даже от кроны.

Режимы работы в схеме с ОЭ

Работу полупроводниковых устройств интересно анализировать с помощью входных/выходных вольт-амперных характеристик (ВАХ). На них видно изменение значений параметров, от которых зависит его состояние: в каких случаях он открывается, когда происходит усиление сигнала и др. На рисунке представлены графики ВАХ для схемы включения КТ315Г с общим эмиттером (ОЭ), на её выход подано постоянное питание Uп. Разберемся как она работает в таком режиме. 

Если транзистор используется в качестве электронного ключа, то в закрытом состоянии (режим отсечки) базовое напряжение на входе (U_БЭ) не должно превышать 0.5 В. Токи базы I_Б и коллектора I_К незначительные, т.е. практически отсутствуют.

Для открытия транзистора (режим насыщения) необходимо поднять входное напряжение U_БЭ с 0.6 до 0.8В. Этим нужно добиться увеличения базового тока I_Б максимум до 2 мА, путем снижения сопротивления переменного ограничительного резистора R_Б. При этом I_К может расти до 100 мА, а U_КЭ на p-n-переходе должно находится на уровне до 0.4 В.

В промежутке между открытым и закрытым состоянием транзистор используется как усилитель слабых сигналов – активный режим. Используя эту информацию можно создавать интересные схемы с этим устройством. Например такие, как в представленном видеоролике.

Техническое описание

Транзистор выпускается с гибкими выводами в пластмассовом корпусе КТ-26 (ТО-92), либо в металлостеклянном корпусе КТ-17. Цоколевка выводов кт3102 следующая: 1 – эмиттер, 2 – база, 3 –коллектор.

Характеристики

Все нижеуказанные характеристики для транзисторов в пластиковом корпусе КТ3102 (А-Л) идентичны соответствующим параметрам в металлостекленном (АМ- ЛМ).

• принцип действия – биполярный;
• корпус: пластик для КТ26 (ТО-92); металлостеклянный у КТ-17;
• материал – кремний (Si);
• npn-проводимость (обратная);

предельно допустимые электрические эксплуатационные данные (при температуре окружающей среды от +25 °C):

основные электрические параметры:

• IКБО (ICBO) не более 50 нА (nA), при UКБ макс. (VCB max) = 50 В (V) и IЭ (IE)=0;
• IЭБО (IEBO) не более 10 мкА (µA), при UEБ макс. (VEB max ) = 5 В (V);
• fгр норм.(ftTYP) от 100 до 300 МГц (MHz), при UКб (VCB) = 5 В (V), IЭ (IE)= 10 мА (mA);
• емкость коллекторного перехода СК (СС) 6 пФ (pF) при UКБ (VCB) = 5 В (V), f= 10 МГц (MHz);
• коэффициент шума КШ (Noise Figure) NF от 4 до 10 Дб (dB), при UКЭ(VCE) =5 В (V), IK (Ic) = 0.2 мА (mA);
• cтатический коэффициент усиления по току h21E находится в диапазоне от 100 до 1000, при UКЭ(VCE) =5 В (V), IK (Ic) = 2 мА (mA), f=50 Гц(Hz).
• тепловое сопротивление переход- среда 0,4 °C/мВт (°C/mW);
• Токр от -40 до +85 °C.

При выборе транзистора обратите внимание на дату выпуска и его предельно допустимые напряжения и токи, определите возможность его использования в схеме. Более новые модели имеют преимущества перед старыми, так как производители непрерывно работают над улучшением характеристик в своих продуктах. Не стоит забывать, что у некоторых из них (например КТ3102Г, КТ3102Е) предельные значения по напряжению не превышают 20 В

Ниже приведена классификация КТ3102

Не стоит забывать, что у некоторых из них (например КТ3102Г, КТ3102Е) предельные значения по напряжению не превышают 20 В. Ниже приведена классификация КТ3102.

По мнению радиолюбителей, несмотря на идентичность характеристик заявленных производителем, транзистор в пластиковом корпусе немного уступает металлостеклянному. Так, при работе на предельно допустимых параметрах, пластик расширяется и сжимается, что нередко приводит к отрыву выводов от кристалла. Это основная причина, из за которой стоит подумать о применении устройства в пластиковом корпусе. Кроме того пластик иногда становится не герметичен и вдоль выводов к кристаллу может проникать влага. Считают, что в металлопластиковом корпусе кристалл рассеивает большую мощность. Так же у него будет меньшее тепловое сопротивление, а следовательно устройство будет меньше греться и в свою очередь схема будет работать более стабильней.

Зарубежными аналогами, с похожими техническими характеристиками считаются: BC 174, 2S A2785, BC 182, BC 546, BC 547, BC 548, BC 549. Прототипами для разработки некоторых серий КТ3102 были: BC 307A, BC 308A BC 308B, BC 309B, BC 307B, BC 308C, BC 309C. Из российских аналогов КТ-3102, в качестве замены может подойти КТ 611 или популярный КТ315 с группой Б, Г, Е.

Маркировка

Транзисторы маркируются на боковой стороне корпуса. КТ3102 разных годов выпуска могут встречается с различной маркировкой. До 1995 года производители использовали цветовую и кодовую (буквенно-цифровая и символьно-цветовая) маркировку. Советские транзисторы КТ3102 до 1986 года, изготовленные в корпусе КТ-26, можно узнать по темно-зеленой точке на передней части корпуса. По цвету точки, нанесенной на корпусе сверху, определить принадлежность транзистора конкретной к группе. Дата выпуска при цветовой обозначении могла не указываться.

Маркировать транзистор кт3102 с использованием стандартного метода начали с 1986 года. Согласно кодовой метки он узнаваем по белой фигуре прямоугольного треугольника, размещенного на передней части корпуса (слева сверху), обозначающему его тип (модель). Правее указывается групповая принадлежность, а в нижней части год и месяц даты выпуска. В стандартной кодовой маркировке так же указывался год и месяц выпуска транзистора.

Иногда встречается нестандартные цветовые и кодовые маркировки. Как правило, в них не хватает информации о дате выпуска или групповой принадлежности. Современные производители, уже не используют фигуры в обозначении, а указывают на корпусе полное название типа и группы транзистора. Кроме этого на корпусе можно увидеть знак, указывающий на производителя устройства.

Как уже писалось ранее, транзистор встречается в пластиковом и металлическом корпусе. Устройства с пластиковым корпусом КТ-26 содержат в конце символ “М”. Например КТ3102ВМ это транзистор в пластиковом корпусе КТ-26, а КТ3102В в металлическом КТ-17.

Аналоги КТ315

У транзистора имеется как отечественная замена, так и заграничная. Начнем с первой. Это КТ3102 (ТО-92). Он тоже кремниевый, с npn структурой, но с большей температурой (до +150 С), другим расположением диодов и более высокими электрическими возможностями. Можно сказать, что они, относительно, одинаковы.

Иностранные заменители: ВС547 (npn, высокочастотный (примерно в 300 МГц, когда у КТ315 — 250 МГц), расположение диодов как у КТ3102, температура до +150 С), PN2222 (300 МГц, цоколевка соответствует предыдущей, остальные характеристики примерно одинаковы с КТ315), 2SC9014 (температура от -55 С до +150 С, 270 МГц). Раньше зарубежные транзисторы выходили с корпусом КТ-13, но на данный момент таких уже не существует.

Характеристики

Технические свойства этого биполярника на удивление хороши, даже по сегодняшним меркам. К сожалению, в даташит современного производителя КТ315, представлена только основная информация. В них не найти графиков, отражающих поведение устройство в различных условиях эксплуатации, которыми наполнены современные технические описания на другие подобные устройства от зарубежных производителей.

Максимальные характеристики

Максимальные значения допустимых электрических режимов эксплуатации КТ315 до сих пор впечатляют начинающих радиолюбителей. Например, максимальный ток коллектора может достигать уровня в 100 мА, а рабочая частота у некоторых экземпляров превышает заявленные 250 МГц. Его более дорогие современники из серии КТ2xx/3xx, даже имея металлический корпус, не могли похвастаться такими показателями. КТ315 был долгое время своеобразным техническим лидером, пока ему на смену не пришёл усовершенствованный КТ3102. Рассмотрим максимально допустимые электрические режимы эксплуатации КТ315, в корпусе ТО-92, белорусского ОАО «Интеграл». В конце обозначения таких приборов присутствует цифра «1».

Основные электрические параметры

Будьте внимательны, несмотря на свои достаточно хорошие характеристики, КТ315 не может конкурировать с современными устройствами по некоторым параметрам. Так у современной серии КТ315, как и 50 лет назад, относительно небольшой диапазон рабочих температур от — 45 до + 100°C. А коэффициент шума (К_Ш) достигает 40 Дб, что уже много для современного устройства, предназначенного для усиления в низкочастотных трактах.

Классификация

Кроме основных параметров, в техническом описании можно найти распределение устройств по группам. Таблица классификации дает представление о параметрах всей серии КТ315. Используя её можно подобрать нужное устройство, путем сравнения основных характеристик всей серии.

Комплементарная пара

У КТ315 имеется комплементарная пара – КТ361. Эти устройства довольно часто применялись вместе, особенно в бестрансформаторных двухтактных схемах. Совместное применение данной пары безусловно вошло в историю российской электроники.

Discrete Component Field Effect Transistor Driver

Одно дело, когда для скоростного управления мощным полевым транзистором с тяжелым затвором есть готовый драйвер в виде специализированной микросхемы типа UCC37322, и совсем другое, когда есть такого драйвера нет, и схема управления силовым ключом должна быть реализована здесь и сейчас.

В таких случаях часто приходится прибегать к помощи имеющихся дискретных электронных компонентов, и уже из них собирать привод затвора. Дело, казалось бы, не хитрое, однако для получения адекватных временных параметров переключения полевого транзистора все должно быть сделано качественно и работать корректно.

Очень стоящую, краткую и качественную идею с целью решения подобной задачи предложил еще в 2009 году Сергей BSVi в своем блоге «Страница встраивания».

Схема успешно проверена автором в полумостовом режиме на частотах до 300 кГц. В частности, на частоте 200 кГц при емкости нагрузки 10 нФ удалось получить фронты длительностью не более 100 нс. Давайте посмотрим на теоретическую сторону этого решения, и попробуем подробно разобраться, как работает эта схема.

Основные токи заряда и разряда затвора при отпирании и запирании отмычкой протекают через биполярные транзисторы выходного каскада драйвера. Эти транзисторы должны выдерживать пиковый ток управления затвором, а их максимальное напряжение коллектор-эмиттер (согласно даташиту) должно быть больше напряжения питания драйвера. Обычно для управления полевым затвором достаточно 12 вольт. Что касается пикового тока, то будем считать, что он не превышает 3А.

Если для управления ключом нужен больший ток, то и транзисторы выходного каскада должны быть более мощными (разумеется, с подходящей предельной частотой передачи тока).

Для нашего примера в качестве транзисторов выходного каскада подойдет комплементарная пара — BD139 (NPN) и BD140 (PNP)

Они имеют предельное напряжение коллектор-эмиттер 80 вольт, пиковый ток коллектора 3А, частоту отсечки по току 250 МГц (важно!), и минимальный статический коэффициент передачи по току 40

Для увеличения коэффициента усиления по току, до выходных транзисторов БД139 добавлена ​​дополнительная комплиментарная пара слаботочных транзисторов КТ315 и КТ361 с максимальным обратным напряжением 20 вольт, минимальным статическим коэффициентом передачи тока 50 и частотой среза 250 МГц.и БД140.

В результате получаем две пары транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона с суммарным минимальным коэффициентом передачи тока 50*40=2000 и с частотой среза 250 МГц, то есть теоретически в пределе коммутации скорость может достигать нескольких наносекунд. Но так как речь идет об относительно длительных процессах заряда и разряда затворной емкости, то это время будет на порядок больше.

Сигнал управления необходимо подать на объединенную базу транзисторов КТ315 и КТ361. Токи открытия баз NPN (верхний) и PNP (нижний) транзисторов должны быть разделены.

Для этого в схеме можно было установить разделительные резисторы, но решение с установкой вспомогательного блока на КТ315, резисторе и диоде 1н4148 оказалось гораздо более эффективным именно для этой схемы.

Функция этого блока — быстро активировать базы верхних транзисторов слаботочного каскада при подаче более высокого напряжения на базу этого блока, и так же быстро через диод подтягивать базы к минусу при появлении сигнала самого низкого уровня появляется на основании устройства.

Для возможности управления данным драйвером от слаботочного источника сигнала с выходным током порядка 10 мА в схеме установлены слаботочный полевой транзистор КП501 и быстродействующая оптопара 6н137 .

При подаче управляющего тока через цепочку из 2-3 оптронов выходной биполярный транзистор внутри нее переходит в проводящее состояние, а на выводе 6 имеется открытый коллектор, к которому подключен резистор, притягивающий затвор слаботочный полевой транзистор КП501 к плюсовой шине питания оптопары.

Таким образом, при подаче на вход оптрона сигнала высокого уровня, на затворе полевого контроллера КП501 будет сигнал низкого уровня, и он закроется, тем самым обеспечив возможность протекания тока через базу верхний по схеме КТ315 — драйвер будет заряжать ворота основного полевого контроллера.

Особенности работы в разных схемах

В общем случае схема включения КТ315 не отличается от стандартной схемы кремниевых транзисторов соответствующей структуры. Это, наряду с электрическими параметрами, определяет использование триода на практике.

Электронный ключ на КТ315

В качестве практического примера можно рассмотреть схему электронного ключа. Он управляет достаточно мощными нагрузками (электромагнитное реле и т.п.) посредством сигнала от слаботочного источника (например, от выхода микроконтроллера). резистор R ограничивает выходной ток, а диод VD1 защищает транзистор от выбросов отрицательной полярности, которые возникают при коммутации индуктивной нагрузки (обмотка реле). Потребитель включается по положительному перепаду сигнала на базе транзистора.

Варианты УНЧ на КТ315 на одном, двух или трех транзисторах

Следующей по сложности схемой может быть усилитель низкой частоты (УНЧ). На одном транзисторе можно собрать схему, позволяющую прослушивать слабые сигналы через наушник. Сопротивление наушника должно быть таким, чтобы ток коллектора не превысил допустимый при выбранном напряжении питания. Номинал R1 должен быть выше сопротивления наушника не менее, чем в 100 раз и окончательно подбирается по наилучшему качеству звучания.

Если соединить последовательно два таких усилителя, можно получить двухкаскадный УНЧ. Его коэффициент усиления равен произведению усилений каждого каскада. Дальнейшее наращивание количества каскадов большого смысла не имеет, так как это приведет, скорее всего, к самовозбуждению схемы. Но если такая необходимость есть, лучше построить ее по крайней правой схеме – с непосредственными связями между каскадами.

Схема приемника из радиоконструктора Юность-КП202

Хорошие частотные свойства транзистора позволяют применять его не только в усилителях низкой частоты, но и в усилителях высокой частоты. Характерным примером является радиоприемная аппаратура. Например, приемник прямого усиления, выпускавшийся в виде популярного набора для самостоятельной сборки «Юность КП-202».

Здесь трехкаскадный усилитель радиочастоты, на который подается принятый антенной и выделенный колебательным контуром радиосигнал, собран на трех транзисторах КТ315Б. Максимальная частота приема на средних волнах составляет 1,6 МГц, что далеко от предельных значений для этого транзистора.

В усилителе низкой частоты также применены транзисторы КТ315, в том числе предварительный каскад двухтактного УНЧ (на комплементарной паре с КТ361). Однако выходной каскад построен на более мощных элементах КТ814 и КТ815 – мощности миниатюрных транзисторов для этого недостаточно.

Несмотря на то, что серийный выпуск транзисторов КТ315 начался еще в 60-х годах прошлого века, есть сведения о том, что их изготовление продолжается на одном из белорусских заводов. Целесообразность этого — вопрос дискуссионный, ведь в настоящий момент применение транзисторов вообще сокращается из-за распространенности и дешевизны микросхем. Тем не менее, параметры, заложенные разработчиками, обеспечили КТ315 долгую жизнь и широкую популярность. И это неоспоримый факт.