Definicja tranzystora bipolarnego
Tranzystor bipolarny (BJT) to trójterminalowe urządzenie półprzewodnikowe używane do wzmacniania i przełączania.
Zastosowania tranzystora bipolarnego
Istnieją dwa typy zastosowań tranzystora bipolarnego: przełączanie i wzmacnianie.
Tranzystor jako przełącznik
W zastosowaniach przełączających tranzystor działa w strefie nasycenia lub odcięcia. W strefie odcięcia tranzystor działa jak otwarty przełącznik, a w strefie nasycenia jak zamknięty przełącznik.
Otwarty przełącznik
W strefie odcięcia (oba styki są odwrócone obciążone) napięcie między stykiem CE jest bardzo wysokie. Napięcie wejściowe wynosi zero, więc prądy podstawowy i kolektorowy również są równe zero, co oznacza, że opór oferowany przez BJT jest bardzo wysoki (ideowo nieskończony).
Zamknięty przełącznik
W strefie nasycenia (oba styki są przódobciążone), na bazę jest zastosowane wysokie napięcie wejściowe, co powoduje płynięcie dużego prądu podstawowego. To prowadzi do małego spadku napięcia między stykiem kolektor-emiter (0,05 do 0,2 V) i dużego prądu kolektorowego. Mały spadek napięcia sprawia, że BJT działa jak zamknięty przełącznik.
Tranzystor jako wzmacniacz
Jednoetapowy RC sprzężony wzmacniacz CE
Rysunek przedstawia jednoetapowy wzmacniacz CE. C1 i C3 to kondensatory sprzęgające, które służą do blokowania składowej stałoprądowej i przepuszczania tylko składowej przemiennoprądowej, a także zapewniają, że warunki stałe bazy BJT pozostają niezmienione nawet po zastosowaniu sygnału wejściowego. C2 to kondensator obchodowy, który zwiększa wzmocnienie napięciowe i obchodzi rezystor R4 dla sygnałów AC.
Tranzystor jest nastawiony w strefie aktywnej za pomocą niezbędnych komponentów nastawnikowych. Punkt Q jest stabilizowany w strefie aktywnej tranzystora. Gdy sygnał wejściowy jest zastosowany, jak pokazano poniżej, prąd podstawowy zaczyna się zmieniać, co powoduje, że prąd kolektorowy również się zmienia, ponieważ I C = β × IB. Zatem napięcie na R3 zmienia się, ponieważ przez nie przepływa prąd kolektorowy. Napięcie na R3 jest wzmacniane i jest przesunięte o 180o względem sygnału wejściowego. Tak więc napięcie na R3 jest sprzężone z obciążeniem i następuje wzmacnianie. Jeśli punkt Q jest utrzymywany w środku obciążenia, wystąpi bardzo mała lub żadna deformacja fali. Wzmocnienie napięciowe i prądowe wzmacniacza CE jest wysokie (wzmocnienie to czynnik, przez który napięcie lub prąd zwiększa się od wejścia do wyjścia). Jest powszechnie stosowany w radioradarach i jako wzmacniacz napięcia o niskiej częstotliwości.
Aby zwiększyć wzmocnienie, stosowane są wieloetapowe wzmacniacze. Są one połączone poprzez kondensator, transformator elektryczny, R-L lub bezpośrednio sprzężone, w zależności od zastosowania. Całkowite wzmocnienie jest iloczynem wzmocnień poszczególnych etapów. Rysunek poniżej przedstawia dwuetapowy wzmacniacz CE.
