Применения BJT

Определение BJT

Биполярный транзистор (BJT) определяется как трехвыводный полупроводниковый прибор, используемый для усиления и переключения.

Применение биполярного транзистора

Существует два типа применения биполярного транзистора: переключение и усиление.

Транзистор как переключатель

В приложениях переключения транзистор работает либо в режиме насыщения, либо в режиме отсечки. В режиме отсечки транзистор действует как открытый выключатель, а в режиме насыщения — как закрытый выключатель.

Открытый выключатель

В режиме отсечки (оба перехода обратно смещены) напряжение между коллектором и эмиттером очень высоко. Напряжение на входе равно нулю, поэтому токи базы и коллектора также равны нулю, что приводит к тому, что сопротивление, предложенное BJT, очень высоко (идеально бесконечно).

Закрытый выключатель

В режиме насыщения (оба перехода прямосмещены) на базу подается высокое входное напряжение, вызывая большой ток базы. Это приводит к малому падению напряжения между коллектором и эмиттером (0,05-0,2 В) и большому току коллектора. Малое падение напряжения заставляет BJT действовать как закрытый выключатель.

BJT как усилитель

Одноступенчатый RC-связанный усилитель CE

На рисунке показан одноступенчатый усилитель CE. C1 и C3 — это связующие конденсаторы, которые используются для блокировки постоянной составляющей и пропускания только переменной части, они также обеспечивают, чтобы условия постоянного тока BJT оставались неизменными даже после подачи входного сигнала. C2 — это обходной конденсатор, который увеличивает коэффициент усиления по напряжению и обходит резистор R4 для сигналов переменного тока.

BJT смещен в активную область с помощью необходимых компонентов смещения. Точка Q стабилизирована в активной области транзистора. Когда на вход подается сигнал, как показано ниже, ток базы начинает изменяться вверх и вниз, следовательно, ток коллектора также изменяется, так как I C = β × IB. Поэтому напряжение на R3 изменяется, так как через него проходит ток коллектора. Напряжение на R3 является усиленным и находится на 180 градусов от входного сигнала. Таким образом, напряжение на R3 передается на нагрузку, и происходит усиление. Если точка Q поддерживается в центре нагрузки, то искажения формы волны будут минимальны или отсутствуют. Коэффициент усиления по напряжению и току усилителя CE высокий (коэффициент усиления — это фактор, на который увеличивается напряжение или ток от входа к выходу). Он широко используется в радиоприемниках и как усилитель низкой частоты.

Для дальнейшего увеличения усиления используются многоступенчатые усилители. Они соединяются через конденсатор, электрический трансформатор, R-L или непосредственно, в зависимости от применения. Общий коэффициент усиления является произведением коэффициентов усиления отдельных ступеней. На рисунке ниже показан двухступенчатый усилитель CE.