Aplikace BJT

Definice BJT

Bipolární tranzistor (BJT) je definován jako tříelektrodové polovodičové zařízení používané pro zesilování a přepínání.

Aplikace bipolárního tranzistoru

Existují dva typy aplikací bipolárního tranzistoru: přepínání a zesilování.

Tranzistor jako přepínač

V aplikacích pro přepínání tranzistor funguje buď v oblasti nasycení nebo v oblasti odstavení. V oblasti odstavení působí tranzistor jako otevřený přepínač, zatímco v oblasti nasycení jako uzavřený přepínač.

Otevřený přepínač

V oblasti odstavení (oba spoje jsou reverzně polarizované) je napětí mezi kolektorovým a emiterovým spojem velmi vysoké. Vstupní napětí je nulové, takže proudy základny a kolektoru jsou nulové, což znamená, že odpor nabízený BJT je velmi vysoký (ideálně nekonečný).

Uzavřený přepínač

V oblasti nasycení (oba spoje jsou předpolarizované) se na základnu aplikuje vysoké vstupní napětí, což způsobí průtok velkého základnového proudu. To vedne k malému spádu napětí mezi kolektorem a emitery (0,05 až 0,2 V) a velkému kolektorovému proudu. Malý spád napětí způsobí, že BJT působí jako uzavřený přepínač.

BJT jako zesilovač

Jednostupňový RC spojený CE zesilovač

Obrázek ukazuje jednostupňový CE zesilovač. C1 a C3 jsou spojovací kondenzátory, které slouží k blokování DC složky a propouštění pouze AC části, a také zajistí, aby DC podmínky základny BJT zůstaly nezměněné i po aplikaci vstupu. C2 je obchvatný kondenzátor, který zvyšuje zisk napětí a obchází rezistor R4 pro AC signály.

BJT je polarizován v aktivní oblasti pomocí nutných polarizačních komponent. Bod Q je stabilizován v aktivní oblasti tranzistoru. Když je vstup aplikován, jak je znázorněno níže, začne se měnit proud základny nahoru a dolů, a tedy se mění i kolektorový proud podle I C = β × IB. Proto se mění napětí na R3, protože kolektorový proud prochází tímto rezistorem. Napětí na R3 je zesíleno a je o 180° posunuto oproti vstupnímu signálu. Toto napětí je pak spojeno s břemenem a došlo ke zesílení. Pokud je bod Q udržován uprostřed břemene, dojde k minimálnímu nebo žádnému zkreslení vlnové formy. Zisk napětí i proudu CE zesilovače je vysoký (zisk je faktor, o který se zvýší napětí nebo proud od vstupu k výstupu). Je často používán v rádiích a jako nízkofrekvenční zesilovač napětí.

Pro další zvýšení zisku se používají vícestupňové zesilovače. Jsou spojeny prostřednictvím kondenzátoru, elektrického transformátoru, R-L nebo přímo spojeny, v závislosti na aplikaci. Celkový zisk je součinem zisků jednotlivých stupňů. Níže je znázorněn dvoustupňový CE zesilovač.