Συνδέσεις Δικτυακού Τρανζίστορ

Ορισμός Bipolar Junction Transistor

Το Bipolar Junction Transistor (BJT) είναι ένα τριπολικό συστηματικό στοιχείο. Μπορεί να λειτουργήσει ως ενισχυτής ή ως διακόπτης, απαιτώντας ένα εισερχόμενο κύκλωμα και ένα εξερχόμενο κύκλωμα. Για να χειριστεί αυτό με μόνο τρία πόλοι, ένας πόλος λειτουργεί ως κοινή σύνδεση για και τα δύο κύκλωμα. Η επιλογή του κοινού πόλου εξαρτάται από την εφαρμογή. Υπάρχουν τρεις τύποι συνδέσεων τρανζιστορ: κοινή βάση, κοινό εκτρέπον και κοινό συλλέκτη.

• Τρανζιστορ με κοινή βάση

• Τρανζιστορ με κοινό εκτρέπον

• Τρανζιστορ με κοινό συλλέκτη.

Εδώ ένα πράγμα που πρέπει να θυμόμαστε είναι ότι ανεξάρτητα από τη σύνδεση ενός τρανζιστορ, η σύνδεση βάση-εκτρέπον πρέπει να είναι προσανατολισμένη προς την ίδια κατεύθυνση και η σύνδεση βάση-συλλέκτη πρέπει να είναι προσανατολισμένη αντίθετα.

Σύνδεση κοινής βάσης BJT

Εδώ ο πόλος της βάσης είναι κοινός για και το εισερχόμενο και το εξερχόμενο κύκλωμα. Οι διατάξεις με κοινή βάση ή λειτουργίες είναι όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Εδώ, η λειτουργία του npn τρανζιστορ και του pnp τρανζιστορ παρουσιάζονται ξεχωριστά. Εδώ το κύκλωμα βάση-εκτρέπον λαμβάνεται ως εισερχόμενο κύκλωμα και το κύκλωμα συλλέκτη-βάση ως εξερχόμενο κύκλωμα.

Κέρδος Ρεύματος

Εδώ το εισερχόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα εκτρέπον IE και το εξερχόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα συλλέκτη IC. Το κέρδος ρεύματος θεωρείται όταν θεωρούμε μόνο τις dc τάσεις προσανατολισμού του κυκλώματος και δεν εφαρμόζεται καμία εναλλασσόμενη σήμα στο είσοδο. Τώρα, αν θεωρήσουμε ότι εφαρμόζεται εναλλασσόμενη σήμα στο είσοδο, τότε ο παράγοντας ενίσχυσης ρεύματος (α) σε σταθερή τάση συλλέκτη-βάση, θα ήταν

Εδώ παρατηρείται ότι ούτε το κέρδος ρεύματος ούτε ο παράγοντας ενίσχυσης ρεύματος έχουν τιμή μεγαλύτερη από τη μονάδα, αφού το ρεύμα συλλέκτη δεν μπορεί κατ' ουδένα τρόπο να είναι μεγαλύτερο από το ρεύμα εκτρέπον. Αλλά όπως γνωρίζουμε, το ρεύμα εκτρέπον και το ρεύμα συλλέκτη είναι σχεδόν ίσα σε ένα bipolar junction transistor, οι αυτοί λοιπόν λόγοι θα είναι πολύ κοντά στη μονάδα. Η τιμή συνήθως είναι από 0.9 έως και 0.99.

Εκφώνηση του ρεύματος συλλέκτη

Αν το κύκλωμα εκτρέπον είναι ανοιχτό, δεν θα υπάρχει ρεύμα εκτρέπον (IC = 0). Ωστόσο, σε αυτή τη συνθήκη, θα υπάρχει ένα μικρό ρεύμα που θα ρέει μέσα από την περιοχή του συλλέκτη. Αυτό συμβαίνει λόγω της ροής των μειοψηφικών φορέων φορτίου και αυτό είναι το αντίστροφο ρεύμα διάρροης. Καθώς αυτό το ρεύμα ρέει μέσα από τον συλλέκτη και τη βάση, κρατώντας τον πόλο του εκτρέπον ανοιχτό, το ρεύμα σημειώνεται ως ICBO. Σε τρανζιστορ μικρής ισχύος, το αντίστροφο ρεύμα διάρροης ICBO είναι αρκετά μικρό και συνήθως, το αγνοούμε κατά τις υπολογισμούς, αλλά σε τρανζιστορ υψηλής ισχύος αυτό το ρεύμα διάρροης δεν μπορεί να αγνοηθεί. Αυτό το ρεύμα εξαρτάται πολύ από τη θερμοκρασία, οπότε σε υψηλές θερμοκρασίες, το αντίστροφο ρεύμα διάρροης ICBO δεν μπορεί να αγνοηθεί κατά τους υπολογισμούς. Αυτή η εκφώνηση αποδεικνύει ότι το ρεύμα συλλέκτη εξαρτάται επίσης από το ρεύμα βάσης.

Χαρακτηριστικά της σύνδεσης κοινής βάσης

Εισερχόμενα Χαρακτηριστικά

Αυτό σχεδιάζεται μεταξύ του εισερχόμενου ρεύματος και της εισερχόμενης τάσης του ίδιου του τρανζιστορ. Το εισερχόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα εκτρέπον (IE) και η εισερχόμενη τάση είναι η τάση βάση-εκτρέπον (VEB). Μετά την ξεπέραση της προσανατολισμένης προς την ίδια κατεύθυνση προσκόλλησης της σύνδεσης βάση-εκτρέπον, το ρεύμα εκτρέπον (IE) αρχίζει να αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση της τάσης βάση-εκτρέπον (VEB).

Η εισερχόμενη αντίσταση του κυκλώματος είναι το λόγος μεταβολής της τάσης βάση-εκτρέπον (ΔV EB) σε ρεύμα εκτρέπον (ΔIE) σε σταθερή τάση συλλέκτη-βάση (VCB = Σταθερή). Επειδή η μεταβολή του ρεύματος εκτρέπον είναι αρκετά μεγάλη σε σχέση με τη μεταβολή της τάσης βάση-εκτρέπον (ΔIE >> ΔVEB), η εισερχόμενη αντίσταση του τρανζιστορ με κοινή βάση είναι αρκετά μικρή.

Εξερχόμενα Χαρακτηριστικά

Το ρεύμα συλλέκτη παίρνει μόνο σταθερή τιμή όταν υπάρχει αρκετή αντίστροφη προσανατολισμένη τάση μεταξύ της περιοχής βάσης και συλλέκτη. Γι' αυτό, υπάρχει αύξηση του ρεύματος συλλέκτη με την αύξηση της τάσης συλλέκτη-βάση όταν αυτή η τάση έχει πολύ χαμηλή τιμή. Ωστόσο, μετά από μια συγκεκριμένη τάση συλλέκτη-βάση, η σύνδεση συλλέκτη-βάση παίρνει αρκετή αντίστροφη προσανατολισμένη τάση και, επομένως, το ρεύμα συλλέκτη γίνεται σταθερό για συγκεκριμένο ρεύμα εκτρέπον και εξαρτάται εξ ολοκλήρου από το ρεύμα εκτρέπον.

Σε αυτή την κατάσταση, όλο το ρεύμα εκτρέπον εκτός από το ρεύμα βάσης συμβάλλει στο ρεύμα συλλέκτη. Καθώς το ρεύμα συλλέκτη γίνεται σχεδόν σταθερό για το καθορισμένο ρεύμα εκτρέπον σε αυτή την περιοχή του χαρακτηριστικού, η αύξηση του ρεύματος συλλέκτη είναι πολύ μικρή σε σύγκριση με την αύξηση της τάσης συλλέκτη-βάση.

Ο λόγος μεταβολής της τάσης συλλέκτη-βάση σε σχέση με τη μεταβολή του ρεύματος συλλέκτη ορίζεται ως η εξερχόμενη αντίσταση της σύνδεσης κοινής βάσης ενός τρανζιστορ. Φυσικά, η τιμή της εξερχόμενης αντίστασης είναι πολύ υψηλή στη σύνδεση κοινής βάσης ενός τρανζιστορ.

Σύνδεση κοινού εκτρέπον BJT

Η σύνδεση κοινού εκτρέπον του τρανζιστορ είναι η πιο συνηθισμένη σύνδεση τρανζιστορ. Εδώ ο πόλος του εκτρέποντος είναι κοινός για και το εισερχόμενο και το εξερχόμενο κύκλωμα. Το κύκλωμα που συνδέεται μεταξύ βάσης και εκτρέποντος είναι το εισερχόμενο κύκλωμα και το κύκλωμα που συνδέεται μεταξύ συλλέκτη και εκτρέποντος είναι το εξερχόμενο κύκλωμα. Η λειτουργία κοινού εκτρέποντος του npn τρανζιστορ και του pnp τρανζιστορ παρουσιάζονται ξεχωριστά στο παρακάτω σχήμα.

Κέρδος Ρεύματος

Στη σύνδεση κοινού εκτρέπον, το εισερχόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα βάσης (IB) και το εξερχόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα συλλέκτη (IC). Σε bipolar junction transistor, το ρεύμα βάσης ελέγχει το ρεύμα συλλέκτη. Ο λόγος μεταβολής του ρεύματος συλλέκτη (ΔIC) σε σχέση με τη μεταβολή του ρεύματος βάσης (ΔIB) ορίζεται ως το κέρδος ρεύματος του τρανζιστορ κοινού εκτρέπον. Σε bipolar junction transistor, το ρεύμα εκτρέπον (IE) είναι το άθροισμα του ρεύματος βάσης (IB) και του ρεύματος συλλέκτη (IC). Αν το ρεύμα βάσης αλλάξει, το ρεύμα συλλέκτη θα αλλάξει επίσης και, ως αποτέλεσμα, το ρεύμα εκτρέπον θα αλλάξει ανάλογα.