Connexions del transistor de junta bipolar
Definició de Transistor Bipolar de Junta
Un Transistor Bipolar de Junta (BJT) és un dispositiu de tres terminals. Pot funcionar com a amplificador o com a interruptor, necessitant un circuit d'entrada i un circuit de sortida. Per gestionar això amb només tres terminals, un terminal serveix com a connexió comuna per a l'entrada i la sortida. La tria del terminal comú depèn de l'aplicació. Hi ha tres tipus de connexions de transistor: base comuna, emissor comú i colector comú.
Transistor de Base Comuna
Transistor d'Emissor Comú
Transistor de Colector Comú.
Cal recordar que, independentment de la connexió del transistor, la junta emissor-base ha de mantenir-se polaritzada en sentit directe i la junta colector-base ha de mantenir-se polaritzada en sentit invers.
Connexió de Base Comuna del BJT
Aquí, el terminal de base és comú tant per al circuit d'entrada com per al de sortida. Les configuracions o modes de base comuna es mostren a la figura següent. Aquí es mostren separadament el mode de base comuna del transistor npn i del pnp. En aquest cas, el circuit emissor-base s'agafa com a circuit d'entrada i el circuit colector-base com a circuit de sortida.
Guany de Corrent
Aquí, la corrent d'entrada és la corrent d'emissor IE i la corrent de sortida és la corrent de colector IC. El guany de corrent es considera quan només tenim en compte les tensions de polarització CC del circuit i no s'aplica cap senyal alternat a l'entrada. Ara, si considerem un senyal alternat aplicat a l'entrada, el factor d'amplificació de corrent (α) a una tensió colector-base constant, seria
Es veu que ni el guany de corrent ni el factor d'amplificació de corrent tenen un valor superior a la unitat, ja que la corrent de colector no pot ser mai més gran que la corrent d'emissor. Però, com sabem, la corrent d'emissor i la corrent de colector són gairebé iguals en un transistor bipolar de junta, aquests raons serien molt properes a la unitat. El valor generalment varia de 0,9 fins i tot 0,99.
Expressió de la Corrent de Colector
Si el circuit d'emissor està obert, no hi haurà corrent d'emissor (IC = 0). Però en aquesta condició, hi haurà una petita corrent fluïnt a través de la regió de colector. Això és degut al flux de portadors de càrrega minoritaris i aquesta és la corrent de filtració inversa. Com aquesta corrent flueix a través del colector i la base mantinguent el terminal d'emissor obert, la corrent es denota com ICBO. En transistors de baixa potència, la corrent de filtració inversa ICBO és bastant petita i generalment la negligim en els càlculs, però en transistors de alta potència aquesta corrent no es pot negligir. Aquesta corrent depèn molt de la temperatura, així que a temperatures altes la corrent de filtració inversa ICBO no es pot negligir en els càlculs. Aquesta expressió demostra que la corrent de colector també depèn de la corrent de base.
Característiques de la Connexió de Base Comuna
Característica d'Entrada
Això es dibuixa entre la corrent d'entrada i la tensió d'entrada del propi transistor. La corrent d'entrada és la corrent d'emissor (IE) i la tensió d'entrada és la tensió emissor-base (VEB). Després de creuar la barrera de potencial en sentit directe de la junta emissor-base, la corrent d'emissor (IE) comença a augmentar ràpidament amb l'augment de la tensió emissor-base (VEB).
La resistència d'entrada del circuit és la raó de canvi de la tensió emissor-base (ΔV EB) a la corrent d'emissor (ΔIE) a una tensió colector-base constant (VCB = Constant). Com el canvi de corrent d'emissor és bastant gran en comparació amb el canvi de tensió emissor-base (ΔIE >> ΔVEB), la resistència d'entrada del transistor de base comuna és bastant petita.
Característica de Sortida
La corrent de colector només pren un valor constant quan hi ha una polarització inversa suficient establerta entre la regió de base i colector. És per això que hi ha un increment de la corrent de colector amb l'increment de la tensió colector-base quan aquesta tensió té un valor molt baix. Però després d'una determinada tensió colector-base, la junta colector-base obté una polarització inversa suficient i, per tant, la corrent de colector esdevé constant per a una certa corrent d'emissor i depèn totalment de la corrent d'emissor.
En aquesta situació, tota la corrent d'emissor excepte la corrent de base contribueix a la corrent de colector. Com que la corrent de colector esdevé gairebé constant per a la corrent d'emissor especificada en aquesta regió de la característica, l'increment de la corrent de colector és molt petit en comparació amb l'increment de la tensió colector-base.
La raó de canvi de la tensió colector-base al canvi de la corrent de colector es defineix com la resistència de sortida del mode de base comuna d'un transistor. Naturalment, el valor de la resistència de sortida és molt elevat en el mode de base comuna d'un transistor.
Connexió d'Emissor Comú del BJT
El Transistor d'Emissor Comú és la connexió de transistor més utilitzada. Aquí, el terminal d'emissor és comú tant per al circuit d'entrada com per al de sortida. El circuit connectat entre la base i l'emissor és el circuit d'entrada i el circuit connectat entre el colector i l'emissor és el circuit de sortida. El mode d'emissor comú del transistor npn i pnp es mostren separadament a la figura següent.
Guany de Corrent
En la configuració d'emissor comú, la corrent d'entrada és la corrent de base (IB) i la corrent de sortida és la corrent de colector (IC). En un transistor bipolar de junta, la corrent de base controla la corrent de colector. La raó de canvi de la corrent de colector (ΔIC) al canvi de la corrent de base (ΔIB) es defineix com el guany de corrent del transistor d'emissor comú. En un transistor bipolar de junta, la corrent d'emissor (IE) és la suma de la corrent de base (IB) i la corrent de colector (IC). Si la corrent de base canvia, la corrent de colector també canvia i, com a resultat, la corrent d'emissor també canvia en conseqüència.
Novament, la raó de canvi de la corrent de colector a la corresponent canvi de la corrent d'emissor es denota per α. Com el valor de la corrent de base és bastant baix en comparació amb la corrent de colector (IB << IC), el guany de corrent en un transistor d'emissor comú és bastant elevat i varia de 20 a 500.
Característiques del Transistor d'Emissor Comú
En el mode d'emissor comú del transistor, hi ha dos circuits: el circuit d'entrada i el circuit de sortida. En el circuit d'entrada, els paràmetres són la corrent de base i la tensió emissor-base. La corba característica dibuixada contra les variacions de la corrent de base i la tensió emissor-base és la característica d'entrada d'un transistor d'emissor comú. La junta pn entre la base i l'emissor està polaritzada en sentit directe, per tant, la característica seria similar a la d'una diode de junta pn polaritzada en sentit directe. Aquí també, la corrent de base no pren cap valor abans que la tensió emissor-base superi la tensió de barreira en sentit directe de la junta, però després d'això, la corrent de base augmenta significativament amb l'increment de la tensió emissor-base. La taxa d'increment de la corrent de base respecte a la tensió emissor-base és elevada aquí, però no tant elevada com en el cas del mode de base comuna.
Per tant, la resistència d'entrada del circuit és més elevada que la del mode de base comuna d'un transistor.
Característica de Sortida del Transistor d'Emissor Comú
La característica de sortida es dibuixa contra les variacions de la corrent de sortida i la tensió de sortida del transistor. La corrent de colector és la corrent de sortida i la tensió colector-emissor és la tensió de sortida del transistor. Aquí, la variació de la corrent de colector per diferents valors de tensió colector-base es representa contra un valor fix de corrent de base. Es troba que, al principi, la corrent de colector augmenta proporcionalment amb l'increment de la tensió colector-emissor, però després d'un cert nivell de tensió, la corrent de colector esdevé gairebé constant. Això és degut al fet que, al principi, la junta colector-base no rep una polarització inversa suficient, però després d'una certa tensió esdevé suficientment polaritzada en sentit invers i llavors la major part dels portadors de càrrega majors que provenen de la regió d'emissor a la regió de base migren a la regió de colector per contribuir a la corrent de colector. El nombre de portadors de càrrega majors que provenen de la regió d'emissor depèn de la corrent de base en un BJT, per tant, per una corrent de base específica, la corrent de colector és constant.
La resistència de sortida seria
Connexió de Colector Comú del BJT
En la configuració de colector comú, el circuit d'entrada és entre el terminal de base i el colector i el circuit de sortida és entre l'emissor i el colector.
La raó de canvi de la corrent d'emissor al canvi de la corrent de base es defineix com el guany de corrent de la configuració de colector comú. Això es denota com,
El factor d'amplificació de corrent del circuit és la raó de canvi de la corrent d'emissor al canvi de la corrent de base quan s'aplica un senyal variant en el temps a l'entrada.
Característica d'Entrada del Transistor de Colector Comú
La corrent d'entrada és la corrent de base i la tensió d'entrada del transistor és la tensió colector-base. La junta colector-base està polaritzada en sentit invers i, per tant, amb l'increment de la tensió colector-base, la polarització inversa de la junta augmenta. Això provoca que la corrent de base disminueixi lleugerament amb l'increment de la tensió colector-base. Ja que en aquesta condició, més portadors de càrrega minoritaris de la regió de base propagaran a la regió de colector i, per tant, la taxa de recombinació electró-buc es reduirà a la regió de base, causant una disminució de la corrent de base.
Característica de Sortida del Transistor de Colector Comú
La característica de sortida d'un transistor de colector comú és gairebé la mateixa que la característica de sortida d'un transistor d'emissor comú. L'única diferència és que, en el cas de la configuració de colector comú, la corrent de sortida és la corrent d'emissor en lloc de la corrent de colector, com en el cas de la configuració d'emissor comú. També aquí, per a una corrent de base fixa, la corrent d'emissor augmenta linealment amb l'increment
