BJT-Definition
Ein Bipolarer Junction Transistor (BJT) ist ein dreieckiges Halbleiterbauelement, das zur Verstärkung und Schaltung verwendet wird.
Anwendungen des Bipolaren Junction Transistors
Es gibt zwei Arten von Anwendungen für bipolare Junction Transistoren: Schaltungen und Verstärkung.
Transistor als Schalter
In Schaltungsanwendungen arbeitet der Transistor entweder im Sättigungs- oder im Sperrbereich. Im Sperrbereich wirkt der Transistor wie ein offener Schalter, während er im Sättigungsmodus wie ein geschlossener Schalter funktioniert.
Offener Schalter
Im Sperrbereich (beide Übergänge sind rückwärts polarisiert) ist die Spannung über dem CE-Übergang sehr hoch. Die Eingangsspannung beträgt Null, daher sind die Basis- und Kollektorströme Null, wodurch der vom BJT gebotene Widerstand sehr hoch (idealerweise unendlich) ist.
Geschlossener Schalter
Im Sättigungsmodus (beide Übergänge sind vorschaltbar polarisiert) wird eine hohe Eingangsspannung an die Basis angelegt, was zu einem großen Basisstrom führt. Dies resultiert in einem kleinen Spannungsabfall über dem Kollektor-Emitter-Übergang (0,05 bis 0,2 V) und einem großen Kollektorstrom. Der kleine Spannungsabfall macht den BJT zu einem geschlossenen Schalter.
BJT als Verstärker
Einstufiger RC-gekoppelter CE-Verstärker
Die Abbildung zeigt einen einstufigen CE-Verstärker. C1 und C3 sind Kopplungskondensatoren, die verwendet werden, um die Gleichspannungs-Komponente zu blockieren und nur den Wechselspannungsanteil durchzulassen. Sie stellen auch sicher, dass die Gleichspannungs-Basisbedingungen des BJT unverändert bleiben, selbst nachdem ein Eingangssignal angewendet wurde. C2 ist der Umgehungs-Kondensator, der die Spannungsverstärkung erhöht und den R4-Widerstand für Wechselspannungssignale umgeht.
Der BJT wird mit den notwendigen Biasing-Komponenten im aktiven Bereich vorgespannt. Der Arbeitspunkt wird im aktiven Bereich des Transistors stabilisiert. Wenn ein Eingangssignal, wie unten dargestellt, angewendet wird, variiert der Basisstrom auf und ab, wodurch auch der Kollektorstrom variiert, da I C = β × IB. Daher variiert die Spannung über R3, da der Kollektorstrom durch ihn fließt. Die Spannung über R3 ist die verstärkte und liegt 180° gegenüber dem Eingangssignal. Somit wird die Spannung über R3 an die Last gekoppelt und es findet eine Verstärkung statt. Wenn der Arbeitspunkt in der Mitte der Last gehalten wird, tritt sehr wenig oder keine Wellenformverzerrung auf. Die Spannungs- und Stromverstärkung des CE-Verstärkers ist hoch (die Verstärkung ist der Faktor, um den die Spannung oder der Strom von Eingang zu Ausgang zunimmt). Er wird häufig in Radios und als Niederfrequenz-Spannungsverstärker verwendet.
Um die Verstärkung weiter zu erhöhen, werden mehrstufige Verstärker verwendet. Sie sind über Kondensatoren, elektrische Transformator, R-L oder direkt gekoppelt, je nach Anwendung. Die Gesamtverstärkung ist das Produkt der Verstärkungen der einzelnen Stufen. Die folgende Abbildung zeigt einen zweistufigen CE-Verstärker.
