Conexións de transistor de xunción bipolar

Definición de Transistor Bipolar de Unión

Un Transistor Bipolar de Unión (BJT) é un dispositivo de tres terminais. Pode funcionar como amplificador ou interruptor, requirindo un circuito de entrada e un circuito de saída. Para xestionar isto con só tres terminais, un terminal serve como conexión común para ambos os circuitos. A elección do terminal común depende da aplicación. Hai tres tipos de conexións de transistores: base común, emisor común e colector común.

• Transistor de Base Común

• Transistor de Emisor Común

• Transistor de Colector Común.

Debe recordarse que, independentemente da conexión do transistor, a unión base-emisor debe manterse polarizada en avance e a unión base-colector debe manterse polarizada en reverso.

Conexión de Base Común de BJT

Aqui o terminal base é común tanto para o circuito de entrada como para o de saída. As configuracións ou modos de base común son como se mostra na figura a continuación. Aquí, o modo de base común para transistores npn e pnp están mostrados separadamente. O circuito emisor-base actúa como circuito de entrada e o circuito colector-base como circuito de saída.

Ganancia de Corrente

A corrente de entrada é a corrente emisora IE e a corrente de saída é a corrente colectora IC. A ganancia de corrente considerase cando só temos en conta as voltaxes de polarización dc do circuito e non se aplica ningún sinal alternativo na entrada. Se consideramos un sinal alternativo aplicado á entrada, entón o factor de amplificación de corrente (α) a unha tensión colector-base constante, sería

Aquí vese que nin a ganancia de corrente nin o factor de amplificación de corrente teñen un valor superior á unidade xa que a corrente colectora de ningunha maneira pode ser maior que a corrente emisora. Pero como sabemos que a corrente emisora e a corrente colectora son case iguais nun transistor bipolar de unión, estas razóns estarían moi próximas á unidade. O valor xeralmente rangoa entre 0,9 e incluso 0,99.

Expresión da Corrente Colectora

Se o circuito emisora está aberto, non haverá corrente emisora (IC = 0). Pero nesta condición, fluirá unha corrente diminuta polo rexión colector. Isto é debido ao fluxo de portadores de carga minoritarios e esta é a corrente de fuga en reverso. Como esta corrente fluye polo colector e a base mantendo o terminal emisora aberto, a corrente denótase como ICBO. En transistores de baixa potencia, a corrente de fuga en reverso ICBO é bastante pequena e xeralmente a ignoramos durante os cálculos, pero en transistores de alta potencia, esta corrente de fuga non pode ser ignorada. Esta corrente depende en gran medida da temperatura, polo que a alta temperaturas a corrente de fuga en reverso ICBO non pode ser ignorada durante os cálculos. Esta expresión proba que a corrente colectora tamén depende da corrente base.

Características da Conexión de Base Común

Característica de Entrada

Isto trázase entre a corrente de entrada e a tensión de entrada do propio transistor. A corrente de entrada é a corrente emisora (IE) e a tensión de entrada é a tensión emisora-base (VEB). Despois de cruzar a tensión de barrera en avance da unión emisora-base, a corrente emisora (IE) comeza a aumentar rapidamente co aumento da tensión emisora-base (VEB).

A resistencia de entrada do circuito é a relación entre o cambio na tensión emisora-base (ΔV EB) e a corrente emisora (ΔIE) a unha tensión colector-base constante (VCB = Constante). Como o cambio na corrente emisora é bastante grande en comparación co cambio na tensión emisora-base (ΔIE >> ΔVEB), a resistencia de entrada do transistor de base común é bastante pequena.

Característica de Saída

A corrente colectora só obtén un valor constante cando hai suficiente polarización en reverso establecida entre a rexión base e colector. É por iso que hai un aumento da corrente colectora co incremento da tensión colector-base cando esta ten un valor moi baixo. Pero despois dunha certa tensión colector-base, a unión colector-base obtén suficiente polarización en reverso e, polo tanto, a corrente colectora tornase constante para unha determinada corrente emisora e dependería totalmente da corrente emisora.

Nesta situación, toda a corrente emisora excepto a corrente base contribúe á corrente colectora. Como a corrente colectora tornase case constante para a corrente emisora especificada nese rexión da característica, o aumento da corrente colectora é moi pequeno en comparación co aumento da tensión colector-base.

A relación entre o cambio na tensión colector-base e o cambio na corrente colectora define a resistencia de saída do modo de base común dun transistor. Naturalmente, o valor da resistencia de saída é moi alto no modo de base común dun transistor.

Conexión de Emisor Común de BJT

O Transistor de Emisor Común é a conexión de transistor máis comúnmente utilizada. Aquí o terminal emisora é común para ambos os circuitos de entrada e saída. O circuito conectado entre base e emisora é o circuito de entrada e o circuito conectado entre colector e emisora é o circuito de saída. O modo de emisor común para transistores npn e pnp están mostrados separadamente na figura a continuación.

Ganancia de Corrente

Na configuración de emisor común, a corrente de entrada é a corrente base (IB) e a corrente de saída é a corrente colectora (IC). No transistor bipolar de unión, a corrente base controla a corrente colectora. A relación entre o cambio na corrente colectora (ΔIC) e o cambio na corrente base (ΔIB) define a ganancia de corrente do transistor de emisor común. No transistor bipolar de unión, a corrente emisora (IE) é a suma da corrente base (IB) e a corrente colectora (IC). Se a corrente base cambia, a corrente colectora tamén cambia e, como resultado, a corrente emisora tamén cambia en consecuencia.

Novamente, a relación entre o cambio de corrente colectora e o cambio correspondente na corrente emisora denótase por α. Como o valor da corrente base é bastante baixo en comparación coa corrente colectora (IB << IC), a ganancia de corrente no transistor de emisor común é bastante alta e rangoa entre 20 e 500.

Características do Transistor de Emisor Común

No modo de emisor común do transistor, hai dous circuitos: o circuito de entrada e o circuito de saída. No circuito de entrada, os parámetros son a corrente base e a tensión emisora-base. A curva característica trazada contra variacións da corrente base e a tensión emisora-base é a característica de entrada do transistor de emisor común. A unión pn entre base e emisora está polarizada en avance, polo que a característica será semellante á dun diodo de unión pn polarizado en avance. Aquí tamén a corrente base non toma ningún valor antes de que a tensión emisora-base supere a tensión de barrera en avance da unión, pero despois diso, a corrente base aumenta significativamente co aumento da tensión emisora-base. A taxa de aumento da corrente base respecto á tensión emisora-base é alta aquí, pero non tan alta como no caso do modo de base común.

Por tanto, a resistencia de entrada do circuito é maior que a do modo de base común dun transistor.

Característica de Saída do Transistor de Emisor Común

A característica de saída trázase contra variacións da corrente de saída e a tensión de saída do transistor. A corrente colectora é a corrente de saída e a tensión colector-emisora é a tensión de saída do transistor. Aquí a variación da corrente colectora para diferentes valores de tensión colector-base trázase contra un valor fixo de corrente base. Descubruse que, inicialmente, a corrente colectora aumenta proporcionalmente co aumento da tensión colector-emisora, pero despois dun nivel de tensión determinado, a corrente colectora tornase case constante. Isto ocorre porque, inicialmente, a unión base-colector non obtén suficiente polarización en reverso, pero despois dunha certa tensión, obtén suficiente polarización en reverso e, entón, a maior parte dos portadores de carga que viñen da rexión emisora á rexión base migrarán á rexión colector para contribuír á corrente colectora. O número de portadores de carga majoritarios que viñen da rexión emisora depende da corrente base nun BJT, polo que, para unha corrente base específica, a corrente colectora é constante.

A resistencia de saída sería

Conexión de Colector Común de BJT

Na configuración de colector común, o circuito de entrada está entre o terminal base e colector e o circuito de saída está entre o terminal emisora e colector.

A relación entre o cambio na corrente emisora e o cambio na corrente base define a ganancia de corrente da configuración de colector común. Esto denótase como,

O factor de amplificación de corrente do circuito é a relación entre o cambio na corrente emisora e o cambio na corrente base cando se aplica un sinal variante no tempo á entrada.

Característica de Entrada do Transistor de Colector Común

A corrente de entrada é a corrente base e a tensión de entrada do transistor é a tensión colector-base. A unión colector-base está polarizada en reverso e, polo tanto, co aumento da tensión colector-base, o polarización en reverso da unión aumenta. Isto provoca que a corrente base diminua ligeramente co aumento da tensión colector-base. Dado que nesta condición máis portadores de carga minoritarios da rexión base propagaránse á rexión colector, a taxa de recombinación de eléctrons-buracos diminuirá na rexión base, causando unha diminución da corrente base.

Característica de Saída do Transistor de Colector Común

A característica de saída dun transistor de colector común é case a mesma que a característica de saída dun transistor de emisor común. A única diferenza é que, neste caso, na configuración de colector común, a corrente de saída é a corrente emisora en lugar da corrente colectora, como no caso da configuración de emisor común. Aquí tamén, para unha corrente base fixa, a corrente emisora aumenta linearmente co aumento da tensión colector-emisora ata un certo nivel desta tensión e, despois, a corrente emisora tornase case constante independientemente da tensión colector-emisora. Aínda así, habría un aumento moi lento da corrente emisora coa tensión colector-emisora, como se mostra na curva característica a seguir.