Divpolskās tranzistora savienojumi

Dviejų polių tranzistoriaus apibrėžimas

Dviejų polių tranzistorius (BJT) yra įrenginys su trimis kontaktai. Jis gali veikti kaip stiprintuvas arba perjungiklis, reikalaujantis vieno įėjimo grandinės ir vienos išėjimo grandinės. Norint tai atlikti tik su trimis kontaktais, vienas kontaktas yra bendras abiem, įėjimo ir išėjimo, grandinėms. Bendrojo kontakto pasirinkimas priklauso nuo panaudojimo. Yra trys tranzistoriaus jungtys: bendras bazinis, bendras emiteris ir bendras kolektorius.

• Bendras bazinis tranzistorius

• Bendras emiterio tranzistorius

• Bendras kolektoriaus tranzistorius.

Čia viena dalykas, kurį reikia atminti, kad nepriklausomai nuo tranzistoriaus jungties, baze-emiterio jungtis turi būti laikoma priešingai polarizuota, o baze-kolektoriaus jungtis - antipolarizuota.

Bendrojo bazinio BJT jungties

Čia bazinis kontaktas yra bendras tiek įėjimo, tiek išėjimo grandinei. Bendrosios bazinės konfigūracijos arba režimai yra parodyti žemiau esančiame paveiksle. Štai atskirai parodytos npn tranzistoriaus ir pnp tranzistoriaus bendrosios bazinės režimai. Čia emiterio-bazinė grandinė yra įėjimo grandinė, o kolektoriaus-bazinė grandinė - išėjimo grandinė.

Srovės stiprinimas

Čia įėjimo srovė yra emiterio srovė IE, o išėjimo srovė - kolektoriaus srovė IC. Srovės stiprinimas laikomas, kai mes tik apsvarstome grandinės GJ nukreiptas į viršų įtampos ir įėjimo įtampos nėra. Jei dabar apsvarstysime įtampos pokyčius įėjime, srovės stiprinimo faktorius (α) pastoviu kolektoriaus-baziniu įtampos lygiu, būtų

Matome, kad nei srovės stiprinimas, nei srovės stiprinimo faktorius neturi didesnės nei vieneto vertės, nes kolektoriaus srovė niekuomet negali būti didesnė nei emiterio srovė. Tačiau, kaip žinome, dviejų polių tranzistoriuje emiterio srovė ir kolektoriaus srovė yra beveik lygios, todėl šie santykiai būtų labai artimi vienetui. Vertė dažniausiai kinta nuo 0,9 iki net 0,99.

Kolektoriaus srovės išraiška

Jei emiterio grandinė yra atidaryta, nebus emiterio srovės (IC = 0). Tačiau šioje situacijoje per kolektoriaus regioną prateks maža srovė. Tai vyksta dėl minoritarinių krūvių pernešimo, tai yra atvirkštinė trūkumo srovė. Nuo momentu, kai ši srovė eina per kolektorių ir bazę, palikusi emiterio kontaktą atidarytą, srovė yra žymima kaip ICBO. Mažos galios tranzistoriuose atvirkštinė trūkumo srovė ICBO yra labai maža ir paprastai ją ignoruojame skaičiavimuose, bet didelės galios tranzistoriuose ši trūkumo srovė negali būti ignoruojama. Ši srovė labai priklauso nuo temperatūros, todėl aukštose temperatūrose atvirkštinė trūkumo srovė ICBO negali būti ignoruojama skaičiavimuose. Ši išraiška rodo, kad kolektoriaus srovė taip pat priklauso nuo bazinės srovės.

Bendrojo bazinio jungties charakteristikos

Įėjimo charakteristika

Tai nubrėžiama tarp įėjimo srovės ir įėjimo įtampos pačioje tranzistoriuje. Įėjimo srovė yra emiterio srovė (IE), o įėjimo įtampos yra emiterio-bazinė įtampos (VEB). Peržengus emiterio-bazinės jungties priešingą poliarizavimo potencialą, emiterio srovė (IE) greitai pradeda augti su didėjančia emiterio-bazinės įtampos (VEB).

Grandinės įėjimo varža yra emiterio-bazinės įtampos (ΔV EB) pokyčių santykis prie emiterio srovės (ΔIE) pokyčių pastoviu kolektoriaus-bazinės įtampos (VCB = Pastovus). Kadangi emiterio srovės pokyčiai yra gana dideli palyginti su emiterio-bazinės įtampos (ΔIE >> ΔVEB) pokyčiais, bendrojo bazinio tranzistoriaus įėjimo varža yra gana maža.

Išėjimo charakteristika

Kolektoriaus srovė gauna tik pastovią vertę, kai tarp bazės ir kolektoriaus regionų yra užtikrintas pakankamas atvirkštinis poliarizavimas. Dėl to, kai ši įtampos yra labai maža, kolektoriaus srovė didėja su didėjančia kolektoriaus-bazinės įtampos. Tačiau po tam tikros kolektoriaus-bazinės įtampos, kolektoriaus-bazinė jungtis gauna pakankamą atvirkštinį poliarizavimą, todėl kolektoriaus srovė tampa pastovi pagal tam tikrą emiterio srovę ir visiškai priklauso nuo emiterio srovės.

Tada, visa emiterio srovė, išskyrus bazinę srovę, prisideda prie kolektoriaus srovės. Kolektoriaus srovė tampa beveik pastovi pagal nurodytą emiterio srovę tame charakteristikos regione, todėl kolektoriaus srovės didėjimas yra labai, labai nedidelis palyginti su kolektoriaus-bazinės įtampos didėjimu.

Kolektoriaus-bazinės įtampos pokyčių santykis prie kolektoriaus srovės pokyčių apibrėžiamas kaip bendrojo bazinio tranzistoriaus išėjimo varža. Natūraliai, bendrojo bazinio tranzistoriaus išėjimo varžos vertė yra labai didelė.

Bendrojo emiterio BJT jungtis

Bendroji emiterio tranzistoriaus jungtis yra dažniausiai naudojama tranzistoriaus jungtis. Čia emiterio kontaktas yra bendras tiek įėjimo, tiek išėjimo grandinei. Tarp bazės ir emiterio jungta įėjimo grandinė, o tarp kolektoriaus ir emiterio - išėjimo grandinė. Bendroji emiterio režimai npn tranzistoriui ir pnp tranzistoriui yra atskirai parodyti žemiau esančiame paveiksle.

Srovės stiprinimas

Bendroje emiterio konfigūracijoje, įėjimo srovė yra bazinė srovė (IB), o išėjimo srovė - kolektoriaus srovė (IC). Dviejų polių tranzistoriuje, bazinė srovė valdo kolektoriaus srovę. Srovės stiprinimas bendrojo emiterio tranzistoriaus apibrėžiamas kaip kolektoriaus srovės (ΔIC) pokyčių santykis prie bazinės srovės (ΔIB) pokyčių. Dviejų polių tranzistoriuje, emiterio srovė (IE) yra bazinės srovės (IB) ir kolektoriaus srovės (IC) suma. Jei bazinė srovė keičiasi, kolektoriaus srovė taip pat keičiasi, ir dėl to emiterio srovė taip pat keičiasi atitinkamai.

Vėl, kolektoriaus srovės pokyčių santykis prie atitinkamo emiterio srovės pokyčių žymimas α. Kadangi bazinės srovės vertė yra gana maža palyginti su kolektoriaus srovės (IB << IC), bendrojo emiterio tranzistoriaus srovės stiprinimas yra gana didelis ir jis kinta nuo 20 iki 500.

Bendrojo emiterio tranzistoriaus charakteristikos

Bendrojo emiterio tranzistoriaus režime yra dvi grandinės – įėjimo ir išėjimo. Įėjimo grandinėje parametrai yra bazinė srovė ir bazės-emiterio įtampos. Charakteristikos kreivė, nubrėžta pagal bazinės srovės ir bazės-emiterio įtampos pokyčius, yra bendrojo emeterio tranzistoriaus įėjimo charakteristika. Bazės-emiterio jungtis yra priešingai polarizuota, todėl charakteristika būtų panaši į priešingai polarizuotą pn jungtį. Štai, bazinė srovė neturi vertės prieš bazės-emiterio įtampos peržengiant priešingą poliarizavimo potencialą, bet po to, bazinė srovė greitai didėja su didėjančia bazės-emiterio įtampos. Bazinės srovės didėjimo greitis pagal bazės-emiterio įtampos yra didelis čia, bet ne taip didelis kaip bendrojo bazinio režimo atveju.

Taigi, įėjimo varža grandinėje yra didesnė nei bendrojo bazinio tranzistoriaus režimo atveju.

Bendrojo emiterio tranzistoriaus išėjimo charakteristika

Išėjimo charakteristika nubrėžiama pagal išėjimo srovės ir išėjimo įtampos pokyčius tranzistoriuje. Kolektoriaus srovė yra išėjimo srovė, o kolektoriaus-emiterio įtampos yra išėjimo įtampos tranzistoriuje. Čia, kolektoriaus srovės pokyčiai įvairiomis kolektoriaus-bazinės įtampos vertėmis yra nubrėžiami fiksuotoje bazinės srovės vertėje. Randa, kad pradžioje, kolektoriaus srovė proporcingai didėja su didėjančia kolektoriaus-emiterio įtampos, bet po tam tikros įtampos lygio, kolektoriaus srovė tampa beveik pastovi. Tai dėl to, kad pradžioje, bazės-kolektoriaus jungtis negauna pakankamai atvirkštinio poliarizavimo, bet po tam tikros įtampos ji tampa pakankamai atvirkščiai poliarizuota, o tada didžioji dalis krūvių, einančių iš emiterio regiono į bazės regioną, migruos į kolektoriaus regioną, prisidedant kolektoriaus srovės. Didžioji dalis krūvių, einančių iš emiterio regiono, priklauso nuo bazinės srovės dviejų polių tranzistoriuje, todėl, konkrečiai bazinės srovės, kolektoriaus srovė yra pastovi.

Išėjimo varža būtų

Bendrojo kolektoriaus BJT jungtis

Bendroje kolektoriaus konfigūracijoje, įėjimo grandinė yra tarp bazės ir kolektoriaus kontaktų, o išėjimo grandinė yra tarp emiterio ir kolektoriaus kontaktų.

Emiterio srovės pokyčių santykis prie bazinės srovės pokyčių apibrėžiamas kaip bendrojo kolektoriaus konfigūracijos srovės stiprinimas. Tai žymima kaip,

Cirkuito srovės stiprinimo faktorius yra emiterio srovės pokyčių santykis prie bazinės srovės pokyčių, kai įėjimui pritaikytas laiko kitimo signalas.