Veze bipolarnog spojnog tranzistora

Encyclopedia

Polje: Enciklopedija

China

Definicija bipolarnog spojnog tranzistora

Bipolarni spojni tranzistor (BJT) je uređaj s tri prijelaza. Može funkcionirati kao pojačalo ili prekidač, zahtijevajući jednu ulaznu i jednu izlaznu vezu. Da bi to mogao riješiti samo s tri prijelaza, jedan prijelaz služi kao zajednička veza za oba, ulaz i izlaz. Izbor zajedničkog prijelaza ovisi o primjeni. Postoje tri vrste vezanja tranzistora: zajednički bazni, zajednički emiter i zajednički kolektor.

Zajednički bazni tranzistor
Zajednički emiter tranzistor
Zajednički kolektor tranzistor.

Jedna stvar koju treba zapamtiti jest da, bez obzira na vezanje tranzistora, spajanje baze-emitera mora biti naprijed polarizirano, a spajanje baze-kolektora obrnuto polarizirano.

Zajedničko bazno vezanje BJT-a

Ovdje je bazni prijelaz zajedničak za oba, ulazni i izlazni krug. Zajedničke bazne konfiguracije ili modi prikazani su u sljedećoj slici. Ovdje su prikazani zajednički bazni mod npn tranzistora i pnp tranzistora posebno. Emitter-bazni krug uzima se kao ulazni krug, a kolektor-bazni krug kao izlazni krug.

Dobit struje

Ovdje je ulazna struja emitter struja IE, a izlazna struja kolektor struja IC. Dobit struje smatra se kada uzimamo u obzir samo naponi dc polarizacije kruga, a nema primijenjenog alternirajućeg signala na ulazu. Sada, ako uzmemo u obzir primijenjeni alternirajući signal na ulazu, faktor pojačanja struje (α) pri konstantnom naponu kolektor-baza, bi bio

Vidimo ovdje da ni dobit struje, ni faktor pojačanja struje ne imaju vrijednost veću od jedinice, jer kolektor struja na nikakav način ne može biti veća od emitter struje. No, kako znamo, emitter struja i kolektor struja su gotovo jednake u bipolarnom spojnom tranzistoru, te bi ovi omjeri bili vrlo blizu jedinici. Vrijednosti obično variraju od 0,9 do čak 0,99.

Izraz za kolektor struju

Ako je emitter krug otvoren, neće postojati emitter struja (IC = 0). U ovom stanju, kroz kolektor regiju protjecat će mala struja. To je posljedica protoka manjinskih nositelja naboja, a to je obrnuta curenjska struja. Budući da ova struja protječe kroz kolektor i bazu, državši emitter terminal otvoren, struja označava se kao ICBO. U maloj snazi tranzistora, obrnuta curenjska struja ICBO je prilično mala i općenito ju zanemarujemo tijekom izračuna, ali u visokosnim tranzistorima ova curenjska struja se ne može zanemariti. Ova struja je vrlo ovisna o temperaturi, pa se na visokim temperaturama obrnuta curenjska struja ICBO ne može zanemariti tijekom izračuna. Ovaj izraz dokazuje da kolektor struja također ovisi o baznoj struji.

Karakteristika zajedničkog baznog vezanja

Ulazna karakteristika

Ovo se crta između ulazne struje i ulaznog napona tranzistora. Ulazna struja je emitter struja (IE), a ulazni napon je napon bazni-emiter (VEB). Nakon prelaska prepreke bazni-emiter, emitter struja (IE) brzo raste s porastom napona bazni-emiter (VEB).

Ulazni otpor kruga je omjer promjene napona bazni-emiter (ΔV EB) na emitter struju (ΔIE) pri konstantnom naponu kolektor-baza (VCB = Konstanta). Budući da je promjena emitter struje prilično velika u usporedbi s promjenom napona bazni-emiter (ΔIE >> ΔVEB), ulazni otpor zajedničkog baznog tranzistora je vrlo mali.

Izlazna karakteristika

Kolektor struja dobiva samo konstantnu vrijednost kada je između baze i kolektora dovoljno obrnuto polarizirana. Stoga se kolektor struja povećava s porastom napona bazni-kolektor kad je taj napon vrlo nizak. Ali nakon određenog napona bazni-kolektor, spajanje bazni-kolektor postaje dovoljno obrnuto polarizirano, te se kolektor struja čini konstantnom za određenu emitter struju, i potpuno ovisi o emitter struji.

U tom stanju, cijela emitter struja, osim bazne struje, doprinosi kolektor struji. Budući da se kolektor struja čini skoro konstantnom za određenu emitter struju u tom području karakteristike, povećanje kolektor struje vrlo, vrlo malo je u usporedbi s povećanjem napona bazni-kolektor.

Omjer promjene napona bazni-kolektor na promjenu kolektor struje definira se kao izlazni otpor zajedničkog baznog moda tranzistora. Prirodno, vrijednost izlaznog otpora je vrlo visoka u zajedničkom baznom modu tranzistora.

Zajedničko emiter vezanje BJT-a

Zajednički emiter tranzistor je najčešće korištena veza tranzistora. Ovdje je emitter terminal zajedničak za oba, ulazni i izlazni krug. Krug vezan između baze i emitera je ulazni krug, a krug vezan između kolektora i emitera je izlazni krug. Zajednički emiter mod npn tranzistora i pnp tranzistora prikazani su posebno na sljedećoj slici.

Dobit struje

U zajedničkom emiter konfiguraciji, ulazna struja je bazna struja (IB), a izlazna struja je kolektor struja (IC). U bipolarnom spojnom tranzistoru, bazna struja kontrolira kolektor struju. Omjer promjene kolektor struje (ΔIC) na promjenu bazne struje (ΔIB) definira se kao dobit struje zajedničkog emiter tranzistora. U bipolarnom spojnom tranzistoru, emitter struja (IE) je zbroj bazne struje (IB) i kolektor struje (IC). Ako se bazna struja promijeni, kolektor struja se također promijeni, a rezultat toga je da se emitter struja također promijeni.

Ponovno, omjer promjene kolektor struje na odgovarajuću promjenu emitter struje označava se sa α. Budući da je vrijednost bazne struje prilično niska u usporedbi s kolektor strujom (IB << IC), dobit struje u zajedničkom emiter tranzistoru je vrlo visoka i ona se kreće od 20 do 500.

Karakteristika zajedničkog emiter tranzistora

U zajedničkom emiter modu tranzistora, postoje dva kruga – ulazni krug i izlazni krug. U ulaznom krugu, parametri su bazna struja i napon bazni-emiter. Karakteristična krivulja nacrtana na temelju varijacija bazne struje i napona bazni-emiter je ulazna karakteristika zajedničkog emiter tranzistora. Pn spoj između baze i emitera je naprijed polariziran, stoga bi karakteristika bila slična onoj naprijed polariziranog pn spoja dioda. Ovdje također, bazna struja ne dobiva nikakvu vrijednost prije nego što napon bazni-emiter prelazi prepreku naprijed polarizacije spoja, ali nakon toga, bazna struja znatno raste s porastom napona bazni-emiter. Stopa rasta bazne struje u odnosu na napon bazni-emiter je visoka ovdje, ali ne toliko visoka kao u slučaju zajedničkog baznog moda.

Stoga je ulazni otpor kruga viši od onog u zajedničkom baznom modu tranzistora.

Izlazna karakteristika zajedničkog emiter tranzistora

Izlazna karakteristika nacrtana je na temelju varijacija izlazne struje i izlaznog napona tranzistora. Kolektor struja je izlazna struja, a napon kolektor-emiter je izlazni napon tranzistora. Ovdje su varijacije kolektor struje za različite vrijednosti napona bazni-kolektor nacrtane za fiksnu vrijednost bazne struje. Ustanovljeno je da na početku kolektor struja proporcionalno raste s porastom napona kolektor-emiter, ali nakon određene razine napona, kolektor struja postaje skoro konstantna. To je zbog toga što na početku spajanje bazni-kolektor ne dobiva dovoljno obrnute polarizacije, ali nakon određenog napona postaje dovoljno obrnuto polarizirano, a tada veći dio nositelja naboja koji dolaze iz emittera u bazu migrira u kolektor kako bi doprinijeli kolektor struji. Broj većinskih nositelja naboja koji dolaze iz emittera ovisi o baznoj struji u BJT-u, stoga je za određenu baznu struju, kolektor struja konstantna.

Izlazni otpor bi bio

Zajedničko kolektor vezanje BJT-a

U zajedničkom kolektor konfiguraciji, ulazni krug je između baze i kolektora, a izlazni krug je između emitera i kolektora.

Omjer promjene emitter struje na promjenu bazne struje definira se kao dobit struje u zajedničkom kolektor konfiguraciji. To se označava kao,

Faktor pojačanja struje u krugu je omjer promjene emitter struje na promjenu bazne struje kada je vremenski varijabilni signal primijenjen na ulaz.

Ulazna karakteristika zajedničkog kolektor tranzistora

Ulazna struja je bazna struja, a ulazni napon tranzistora je napon bazni-kolektor. Spajanje bazni-kolektor je obrnuto polarizirano, stoga s porastom napona bazni-kolektor povećava se obrnuta polarizacija spoja. To uzrokuje da bazna struja malo opada s porastom napona bazni-kolektor. Budući da u ovom stanju više manjinskih nositelja iz baze proplavlja u kolektor, stopa rekompozicije elektrona-lupina u bazi smanjuje se, što dovodi do smanjenja bazne struje.