Bipolare junctiontransistor koblinger

Definisjon av Bipolar Junction Transistor (BJT)

En Bipolar Junction Transistor (BJT) er en enhet med tre terminaler. Den kan fungere som enten en forsterker eller en bryter, og krever ett inngangskrets og ett utgangskrets. For å håndtere dette med bare tre terminaler, fungerer en terminal som en felles kobling for både inngang og utgang. Valget av den felles terminalen avhenger av bruksområdet. Det finnes tre typer transistorforbindelser: felles base, felles emitter og felles kollektor.

• Felles Base Transistor

• Felles Emitter Transistor

• Felles Kollektor Transistor.

Her er et punkt som må huskes, uansett hvilken forbindelse transistor har, men base-emitter forbindelsen må være fremstilt og base-kollektor forbindelsen må være bakstilt.

Felles Base Forbindelse av BJT

Her er baseterminalen felles for både inngangs- og utgangskretsen. Felles base konfigurasjonene eller modene er vist i figuren nedenfor. Her vises felles base-modus for npn-transistor og pnp-transistor separat. Her tas emitter-base kretsen som inngangskrets og kollektor base kretsen som utgangskrets.

Strømforskyvning

Her er inngangstrømmen emitterstrøm IE og utgangstrøm er kollektorstrøm IC. Strømforskyvningen regnes som når vi bare betrakter de direkte strømfordelingene i kretsen og ingen alternerende signal er påført inngangen. Hvis vi nå betrakter at et alternerende signal er påført inngangen, vil strømforskyvningsfaktoren (α) ved konstant kollektor-base spenning være

Her ser vi at verken strømforskyvning eller strømforskyvningsfaktor har en verdi over én, siden kollektorstrømmen på ingen måte kan være større enn emitterstrømmen. Men som vi vet, er emitterstrømmen og kollektorstrømmen nesten like i en bipolar junction transistor, disse forholdene ville være nærme én. Verdien ligger generelt mellom 0,9 til og med 0,99.

Utrykk for Kollektorstrøm

Hvis emitterkretsen er åpen, vil det ikke være noen emitterstrøm (IC = 0). Men under denne betingelsen, vil det være en liten strøm som flyter gjennom kollektoregionen. Dette skyldes flyt av mindretallsladere, og dette er reverslekkasstrømmen. Siden denne strømmen flyter gjennom kollektor og base med emitterterminalen åpen, merkes strømmen som ICBO. I små effekttransistorer er reverslekkasstrømmen ICBO ganske liten, og generelt negligerer vi den under beregninger, men i høyeffekttransistorer kan ikke denne lekkasstrømmen negligeres. Denne strømmen er sterkt avhengig av temperatur, så ved høy temperatur kan ikke reverslekkasstrømmen ICBO negligeres under beregninger. Dette uttrykket beviser at kollektorstrømmen også avhenger av basestørrelse.

Egenskaper av Felles Base Forbindelse

Inngangsegenskaper

Dette tegnes mellom inngangstrøm og inngangsspenning i selve transistoren. Inngangstrømmen er emitterstrøm (IE) og inngangsspenningen er emitter-base spenning (VEB). Etter å ha passert emitter-base junctions fremspenning, starter emitterstrømmen (IE) å øke raskt med økende emitter-base spenning (VEB).

Kretsinns motstand er forholdet mellom endring i emitter-base spenning (ΔV EB) til emitterstrøm (ΔIE) ved konstant kollektor-base spenning (VCB = Konstant). Da endringen i emitterstrøm er ganske stor sammenlignet med endringen i emitter-base spenning (ΔIE >> ΔVEB), er inngangsmotstanden til felles base transistor ganske liten.

Utgangsegenskaper

Kollektorstrømmen får kun konstant verdi når det er nok reversbelasted mellom base og kollektoregion. Derfor øker kollektorstrømmen med økende kollektor-base spenning når denne spenningen har meget lav verdi. Men etter en viss kollektor-base spenning blir kollektor-base junctionen nok reversbelasted, og derfor blir kollektorstrømmen konstant for en viss emitterstrøm, og den avhenger helt av emitterstrømmen.

Under slike forhold bidrar hele emitterstrømmen unntatt basestørrelse til kollektorstrømmen. Da kollektorstrømmen blir nesten konstant for den angitte emitterstrømmen i dette området av karakteristikk, er økningen av kollektorstrømmen veldig liten sammenlignet med økningen av kollektor-base spenning.

Forholdet mellom endring i kollektor-base spenning til endring i kollektorstrøm defineres som utgangsmotstand for felles base modus av en transistor. Naturligvis er verdien av utgangsmotstand ganske høy i felles base modus av en transistor.

Felles Emitter Forbindelse av BJT

Felles Emitter Transistor er den mest vanlig bruktetransistorforbindelsen. Her er emitterterminalen felles for både inngangs- og utgangskretsen. Kretsen koblet mellom base og emitter er inngangskretsen, og kretsen koblet mellom kollektor og emitter er utgangskretsen. Felles emitter modus for npn-transistor og pnp-transistor vises separat i figuren nedenfor.

Strømforskyvning

I felles emitter konfigurasjon er inngangstrømmen basestørrelse (IB) og utgangstrømmen er kollektorstrøm (IC). I bipolar junction transistor kontrollerer basestørrelsen kollektorstrømmen. Forholdet mellom endring i kollektorstrøm (ΔIC) til endring i basestørrelse (ΔIB) defineres som strømforskyvningen av felles emitter transistor. I en bipolar junction transistor er emitterstrømmen (IE) summen av basestørrelse (IB) og kollektorstrøm (IC). Hvis basestørrelse endres, endres også kollektorstrømmen, og som et resultat endres også emitterstrømmen i henhold dertil.

Igjen forholdet mellom endring i kollektorstrøm til den tilsvarende endringen i emitterstrøm merkes med α. Som basestørrelsen er ganske lav sammenlignet med kollektorstrøm (IB << IC), er strømforskyvningen i en felles emitter transistor ganske høy, og den ligger mellom 20 til 500.

Egenskaper av Felles Emitter Transistor

I felles emitter modus av transistor, er det to kretser – inngangskrets og utgangskrets. I inngangskretsen er parametrene basestørrelse og base-emitter spenning. Karakteristikk kurven tegnet mot variasjoner av basestørrelse og base-emitter spenning er inngangsegenskapene til en felles emitter transistor. Pn-junctionen mellom base og emitter er fremstilt, derfor vil karakteristikken være lik en fremstilt pn-junction diode. Her får heller basestørrelsen ingen verdi før base-emitter spenningen passerer fremstilt barrierepotensial for junctionen, men etter det, stiger basestørrelsen betydelig med økende base-emitter spenning. Raten for stigning av basestørrelse med hensyn til base-emitter spenning er høy her, men ikke like høy som i tilfellet med felles base modus.

Derfor er inngangsmotstanden i kretsen høyere enn i felles base modus av en transistor.

Utgangsegenskaper av Felles Emitter Transistor

Utgangsegenskapene tegnes mot variasjoner av utgangstrøm og utgangsspenning i transistoren. Kollektorstrømmen er utgangstrøm og kollektor-emitter spenning er utgangsspenningen i transistoren. Her plottes variasjonen av kollektorstrøm for ulike verdier av kollektor-base spenning mot en fast verdi av basestørrelse. Det er funnet at i begynnelsen øker kollektorstrømmen proporsjonalt med økende kollektor-emitter spenning, men etter en viss spenningsnivå blir kollektorstrømmen nesten konstant. Dette er fordi i begynnelsen blir ikke base-kollektor junctionen nok reversbelasted, men etter en viss spenning blir den nok reversbelasted, og da vil det meste av ladere som kommer fra emitterregionen til baseregionen migrere til kollektorregionen for å bidra til kollektorstrømmen. Antallet av majoritetsladere som kommer fra emitterregionen avhenger av basestørrelsen i en BJT, derfor er kollektorstrømmen konstant for en spesifikk basestørrelse.

Utgangsmotstanden vil være

Felles Kollektor Forbindelse av BJT

I felles kollektor konfigurasjon er inngangskretsen mellom base og kollektor terminal, og utgangskretsen er mellom emitter og kollektor terminal.

Forholdet mellom endring i emitterstrøm til endring i basestørrelse defineres som strømforskyvningen i felles kollektor konfigurasjon. Dette merkes som,

Strømforskyvningsfaktoren i kretsen er forholdet mellom endring i emitterstrøm til endring i basestørrelse når et tidvariabelt signal er påført inngangen.

Inngangsegenskaper av Felles Kollektor Transistor

Inngangstrømmen er basestørrelse og inngangsspenningen i transistoren er base-kollektor spenning. Base-kollektor junctionen er reversbelasted, og derfor øker reversbelastingen av junctionen med økende base-kollektor spenning. Dette fø