Bipoláris tranzisztor kapcsolódásai

Bipoláris csomópontú tranzisztor definíció

A bipoláris csomópontú tranzisztor (BJT) egy három terminálú eszköz. Függően az alkalmazástól, működhet amplifikátorként vagy kapcsolóként, és szükség van egy bemeneti áramkörre és egy kimeneti áramkörre. Hogy ezt csak három terminállal kezelje, egy terminál közös kapcsolatot biztosít a bemenet és a kimenet között. A közös terminál választása függ az alkalmazástól. Három típusú tranzisztor-kapcsolódás létezik: közös bázis, közös emitter és közös kollektor.

• Közös bázisú tranzisztor

• Közös emitteres tranzisztor

• Közös kollektorsú tranzisztor.

Egy dolog, amit meg kell jegyezni, hogy bármilyen tranzisztor-kapcsolódás esetén is, a bázis-emitter csatlakozás előrefelé legyen irányítva, és a bázis-kollektor csatlakozás hátrafelé legyen irányítva.

BJT közös bázisú kapcsolódása

Itt a bázis terminál közös a bemeneti és kimeneti áramköröknek. A közös bázis konfigurációi vagy módok a következőképpen láthatók az alábbi ábrán. Itt külön-külön látható a közös bázis módja az npn és pnp tranzisztorok esetében. Itt az emitter-bázis áramkör a bemeneti áramkör, a kollektor-bázis áramkör pedig a kimeneti áramkör.

Áramerősítés

Itt a bemeneti áram az emitter áram (IE), a kimeneti áram pedig a kollektor áram (IC). Az áramerősítést akkor tekintjük, ha csak a hurok által határozott DC viaszoltági értékeket veszünk figyelembe, és nincs alternáló jel a bemeneten. Ha most az alternáló jelet vesszük figyelembe, akkor az áramerősítési tényező (α) állandó kollektor-bázis feszültségnél a következő lenne:

Látható, hogy sem az áramerősítés, sem az áramerősítési tényező nem lehet egynél nagyobb, mivel a kollektor áram semmilyen módon nem lehet nagyobb, mint az emitter áram. De ahogyan tudjuk, az emitter áram és a kollektor áram nagyon hasonlóan viselkedik a bipoláris csomópontú tranzisztorban, ezért ezek a arányok nagyon közel vannak az egységhez. Az érték általában 0,9 és 0,99 között mozog.

Kollektor áram kifejezése

Ha az emitter áramkör nyitva van, nincs emitter áram (IC = 0). De ebben az állapotban egy apró áram fog áramkolni a kollektor régióban. Ez a minoritásos töltéscarrier-ek áramlása miatt van, és ez a hátranyíró áram. Mivel ez az áram áramlik a kollektor és a bázis között, miközben az emitter terminál nyitva van, az áram ICBO-val jelölhető. A kis teljesítményű tranzisztorok esetén ez a hátranyíró áram (ICBO) elhanyagolható, de a nagy teljesítményű tranzisztoroknál nem. Ez az áram nagyon függ a hőtől, tehát magas hőmérsékleten a hátranyíró áram (ICBO) nem hagyható figyelmen kívül a számítások során. Ez az összefüggés azt bizonyítja, hogy a kollektor áram is függ a bázis áramtól.

Közös bázisú kapcsolódás jellemzői

Bemeneti jellemzők

Ez a bemeneti áram és a tranzisztor bemeneti feszültsége között rajzolódik. A bemeneti áram az emitter áram (IE), a bemeneti feszültség pedig az emitter-bázis feszültség (VEB). Miután az emitter-bázis csatlakozás előrefelé halad a bariérfeszültségen, az emitter áram (IE) gyorsan növekszik az emitter-bázis feszültség (VEB) növekedésével.

Az áramkör bevezető ellenállása a bázis-emitter feszültség (ΔV EB) változásának és az emitter áram (ΔIE) változásának aránya állandó kollektor-bázis feszültségnél (VCB = Állandó). Mivel az emitter áram változása nagyon nagy a bázis-emitter feszültség (ΔIE >> ΔVEB) változásahoz képest, a közös bázisú tranzisztor bevezető ellenállása nagyon kicsi.

Kimeneti jellemzők

A kollektor áram csak akkor kap állandó értéket, ha a bázis és a kollektor régió között megfelelő hátranyíró feszültség van. Ezért a kollektor áram növekszik, ha a kollektor-bázis feszültség nagyon alacsony. De a bizonyos kollektor-bázis feszültségen túl a kollektor-bázis csatlakozás megkapja a megfelelő hátranyírását, és így a kollektor áram állandó lesz a meghatározott emitter áram mellett, és teljesen függ az emitter áramtól.

Ebben az esetben az egész emitter áram, kivéve a bázis áram, hozzájárul a kollektor árhoz. Mivel a kollektor áram majdnem állandó a meghatározott emitter áram mellett ezen a jellemző részén, a kollektor áram növekedése nagyon kicsi a kollektor-bázis feszültség növekedéséhez képest.

A kollektor-bázis feszültség és a kollektor áram változásának aránya definiálja a közös bázisú tranzisztor kimeneti ellenállását. Természetesen, a kimeneti ellenállás értéke nagyon magas a közös bázisú tranzisztorban.

Közös emitteres BJT kapcsolódás

A közös emitteres tranzisztor a leggyakrabban használt tranzisztor-kapcsolódás. Itt az emitter terminál közös a bemeneti és kimeneti áramköröknek. A bázis és emitter közötti áramkör a bemeneti áramkör, a kollektor és emitter közötti áramkör pedig a kimeneti áramkör. A közös emitter mód az npn és pnp tranzisztorok esetében külön-külön látható az alábbi ábrán.

Áramerősítés

A közös emitter konfigurációban a bemeneti áram a bázis áram (IB), a kimeneti áram pedig a kollektor áram (IC). A bipoláris csomópontú tranzisztorban a bázis áram vezérli a kollektor áramot. A kollektor áram (ΔIC) és a bázis áram (ΔIB) változásának aránya definiálja a közös emitter tranzisztor áramerősítését. A bipoláris csomópontú tranzisztorban az emitter áram (IE) a bázis áram (IB) és a kollektor áram (IC) összege. Ha a bázis áram változik, a kollektor áram is változik, és ennek eredményeként az emitter áram is megváltozik.

Ismét, a kollektor áram és az emitter áram megfelelő változásának aránya α-val jelölhető. Mivel a bázis áram értéke nagyon alacsony a kollektor áram (IB << IC) értékéhez képest, a közös emitter tranzisztor áramerősítése nagyon magas, és 20 és 500 között mozog.

Közös emitteres tranzisztor jellemzői

A közös emitter módú tranzisztorban két áramkör van – a bemeneti áramkör és a kimeneti áramkör. A bemeneti áramkörben a paraméterek a bázis áram és a bázis-emitter feszültség. A jellemző görbe a bázis áram és a bázis-emitter feszültség változásai alapján rajzolódik, ami a közös emitter tranzisztor bemeneti jellemzője. A bázis és emitter közötti pn-csatlakozás előrefelé irányított, tehát a jellemző hasonló lesz egy előrefelé irányított pn-diódhoz. Itt is a bázis áram nem kap értéket, amíg a bázis-emitter feszültség nem haladja meg az előrefelé irányított bariérfeszültséget, de ezt követően a bázis áram jelentősen növekszik a bázis-emitter feszültség növekedésével. A bázis áram növekedési rátája a bázis-emitter feszültséghez képest magas itt, de nem olyan magas, mint a közös bázis mód esetében.

Ezért az áramkör bevezető ellenállása magasabb, mint a közös bázis módú tranzisztor esetében.

Közös emitteres tranzisztor kimeneti jellemzői

A kimeneti jellemző a kimeneti áram és a kimeneti feszültség változásai alapján rajzolódik. A kollektor áram a kimeneti áram, a kollektor-emitter feszültség pedig a kimeneti feszültség. Itt a kollektor áram változását különböző kollektor-bázis feszültség értékeknél ábrázoljuk egy rögzített bázis áram mellett. Megállapítottuk, hogy kezdetben a kollektor áram arányosan növekszik a kollektor-emitter feszültség növekedésével, de bizonyos feszültségtartományon túl a kollektor áram majdnem állandó. Ez azért van, mert kezdetben a bázis-kollektor csatlakozás nem kap megfelelő hátranyírás, de bizonyos feszültségnél már megkapja, és akkor a legnagyobb rész a töltéscarrier-ek, amelyek az emitter régióból a bázis régióba jutnak, a kollektor régióba kerülnek, és hozzájárulnak a kollektor árhoz. A töltéscarrier-ek száma, amelyek az emitter régióból a bázis régióba jutnak, függ a bázis áramtól, tehát adott bázis áram mellett a kollektor áram állandó.

A kimeneti ellenállás:

Közös kollektorsú BJT kapcsolódás

A közös kollektor konfigurációban a bemeneti áramkör a bázis és a kollektor terminál között van, a kimeneti áramkör pedig az emitter és a kollektor terminál között.

Az emitter áram és a bázis áram változásának aránya definiálja a közös kollektor konfiguráció áramerősítését. Ezt a következőképpen jelöljük:

Az áramerősítési tényező a bázis áram változásának és az emitter áram változásának aránya, amikor időbeli jel alkalmazza a bemenetre.

Közös kollektorsú tranzisztor bemeneti jellemzői

A bemeneti áram a bázis áram, a tranzisztor bemeneti feszültsége pedig a bázis-kollektor feszültség. A bázis-kollektor csatlakozás hátrafelé irányított, tehát a bázis-kollektor feszültség növekedésével a csatlakozás hátranyírása növekszik. Ez okozza, hogy a bázis áram enyhén csökken a bázis-kollektor feszültség növekedésével. Mivel ebben az állapotban több minor