Veze bipolarnog prekidnika

Definicija bipolarnog spojnog tranzistora

Bipolarni spojni tranzistor (BJT) je uređaj sa tri terminala. Može da funkcioniše kao pojačavač ili prekidač, zahtevajući jednu ulaznu i jednu izlaznu vezu. Da bi se to moglo obaviti samo sa tri terminala, jedan terminal služi kao zajednička veza za ulaz i izlaz. Izbor zajedničkog terminala zavisi od primene. Postoje tri vrste vezanja tranzistora: zajednički bazni, zajednički emiter i zajednički kolektor.

• Zajednički bazni tranzistor

• Zajednički emiter tranzistor

• Zajednički kolektor tranzistor.

Ovde treba napomenuti da, bez obzira na vezanje tranzistora, spajanje bazno-emiter mora biti unapred polarizovano, a spajanje bazno-kolektor mora biti obrnutopolarizovano.

Zajedničko bazno vezanje BJT-a

Ovde je bazni terminal zajedničak za ulaznu i izlaznu vezu. Zajedničke bazne konfiguracije ili režimi su prikazani na slici ispod. Ovdje su prikazani zajednički bazni režim npn tranzistora i pnp tranzistora posebno. Ovdje se emiter-bazna veza uzima kao ulazna veza, a kolektor-bazna veza kao izlazna veza.

Amplifikacija struje

Ovde je ulazna struja emiter struja IE, a izlazna struja je kolektor struja IC. Amplifikacija struje se smatra kada uzmemo u obzir samo postojane naponske ravnoteže kruga i ne primenjujemo alternativni signal na ulaz. Sada, ako uzmemo u obzir primenu alternativnog signala na ulaz, faktor amplifikacije struje (α) pri konstantnom naponu bazno-kolektor, biće

Vidimo da ni jedan od koeficijenta amplifikacije struje i faktora amplifikacije struje nema vrednost veću od jedinice, jer kolektor struja na nikakav način ne može biti veća od emiter struje. Ali kako znamo da su emiter struja i kolektor struja gotovo jednake u bipolarnom spojnom tranzistoru, ovi odnosi bi bili veoma blizu jedinici. Vrednost obično varira od 0.9 do čak 0.99.

Izraz za kolektor struju

Ako je emiter krug otvoren, neće biti emiter struje (IC = 0). Međutim, u ovom stanju, malo struje će teći kroz region kolektora. To je posledica toka manjinskih nosilaca naelektrisanja i predstavlja obrnutu propustnu struju. Kako ova struja teče kroz kolektor i bazu, ostavljajući emiter terminal otvoren, struja se označava kao ICBO. U tranzistorima sa malom snagom, obrnuta propustna struja ICBO je vrlo mala i obično je zanemarujemo tokom izračunavanja, ali u visokosnim tranzistorima ova propustna struja ne može se zanemariti. Ova struja je veoma zavisna od temperature, tako da na visokim temperaturama obrnuta propustna struja ICBO ne može se zanemariti tokom izračunavanja. Ovaj izraz pokazuje da kolektor struja takođe zavisi od bazne struje.

Karakteristike zajedničkog baznog vezanja

Ulazna karakteristika

Ovo se crta između ulazne struje i ulaznog naponskog padanja tranzistora. Ulazna struja je emiter struja (IE), a ulazni napon je emiter-bazni napon (VEB). Nakon prelaska preko napona barjere emiter-baznog spoja, emiter struja (IE) brzo raste s porastom emiter-baznog napona (VEB).

Ulazni otpor kruga je odnos promene emiter-baznog napona (ΔV EB) i emiter struje (ΔIE) pri konstantnom bazno-kolektor naponu (VCB = Konstantno). Budući da je promena emiter struje daleko veća u odnosu na promenu emiter-baznog napona (ΔIE >> ΔVEB), ulazni otpor zajedničkog baznog tranzistora je vrlo mali.

Izlazna karakteristika

Kolektor struja dobija samo konstantnu vrednost kada postoji dovoljno obrnutopolarno napajanje između baznog i kolektor regiona. Zbog toga, sa porastom bazno-kolektor napona, kolektor struja raste kada je ovaj napon vrlo nizak. Međutim, nakon određenog bazno-kolektor napona, bazno-kolektor spoj dobija dovoljno obrnutopolarno napajanje, pa se kolektor struja stavlja na konstantnu vrednost za određenu emiter struju i potpuno zavisi od emiter struje.

U tom slučaju, cela emiter struja, osim bazne struje, doprinosi kolektor struji. Budući da se kolektor struja skoro stalno čini za određenu emiter struju u tom regionu karakteristike, porast kolektor struje je vrlo, vrlo mali u odnosu na porast bazno-kolektor napona.

Odnos promene bazno-kolektor napona i promene kolektor struje definiše se kao izlazni otpor zajedničkog baznog režima tranzistora. Prirodno, vrednost izlaznog otpora je vrlo velika u zajedničkom baznom režimu tranzistora.

Zajedničko emiter vezanje BJT-a

Zajednički emiter tranzistor je najčešće korišćeno vezanje tranzistora. Ovde je emiter terminal zajedničak za ulazni i izlazni krug. Krug koji je povezan između baze i emitera je ulazni krug, a krug koji je povezan između kolektora i emitera je izlazni krug. Zajednički emiter režim npn tranzistora i pnp tranzistora su prikazani posebno na slici ispod.

Amplifikacija struje

U zajedničkom emiter vezanju, ulazna struja je bazna struja (IB), a izlazna struja je kolektor struja (IC). U bipolarnom spojnom tranzistoru, bazna struja kontroliše kolektor struju. Odnos promene kolektor struje (ΔIC) i promene bazne struje (ΔIB) definiše se kao amplifikacija struje zajedničkog emiter tranzistora. U bipolarnom spojnom tranzistoru, emiter struja (IE) je zbir bazne struje (IB) i kolektor struje (IC). Ako se bazna struja promeni, kolektor struja se takođe promeni, i kao rezultat emiter struja se takođe promeni odgovarajuće.

Ponovo, odnos promene kolektor struje u odnosu na odgovarajuću promenu emiter struje označavamo sa α. Budući da je vrednost bazne struje daleko manja u odnosu na kolektor struju (IB << IC), amplifikacija struje u zajedničkom emiter tranzistoru je vrlo visoka i kreće se od 20 do 500.

Karakteristike zajedničkog emiter tranzistora

U zajedničkom emiter režimu tranzistora, postoje dva kruga – ulazni krug i izlazni krug. U ulaznom krugu, parametri su bazna struja i bazno-emiter napon. Karakteristična kriva iscrtana protiv promena bazne struje i bazno-emiter napona predstavlja ulaznu karakteristiku zajedničkog emiter tranzistora. Pn spoj između baze i emitera je unapred polarizovan, stoga bi karakteristika bila slična onoj unapred polarizovanog pn dioda. Ovdje, bazna struja ne dobija nikakvu vrednost pre nego što bazno-emiter napon prelazi preko napona barjere spoja, ali nakon toga, bazna struja značajno raste s porastom bazno-emiter napona. Stopa rasta bazne struje u odnosu na bazno-emiter napon je visoka ovdje, ali ne toliko visoka kao u slučaju zajedničkog baznog režima.

Stoga je ulazni otpor kruga veći od onog u zajedničkom baznom režimu tranzistora.

Izlazna karakteristika zajedničkog emiter tranzistora

Izlazna karakteristika se crta protiv promena izlazne struje i izlaznog napona tranzistora. Kolektor struja je izlazna struja, a napon kolektor-emiter je izlazni napon tranzistora. Ovdje se promene kolektor struje za različite vrednosti bazno-kolektor napona iscrtavaju za fiksnu vrednost bazne struje. Utvrđeno je da na početku, kolektor struja proporcionalno raste s porastom kolektor-emiter napona, ali nakon određene naponske razine, kolektor struja postaje skoro konstantna. To je zato što na početku, bazno-kolektor spoj ne dobija dovoljno obrnutopolarno napajanje, ali nakon određenog napona, dovoljno se obrnutopolarno napaja, i tada veći deo nosilaca naelektrisanja koji dolaze iz emiter regiona u bazni region migriraju u kolektor region kako bi doprineli kolektor struji. Broj glavnih nosilaca naelektrisanja koji dolaze iz emiter regiona zavisi od bazne struje u BJT-u, stoga je za specifičnu baznu struju, kolektor struja konstantna.

Izlazni otpor bi bio

Zajedničko kolektor vezanje BJT-a

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

Odnos promene emiter struje u odnosu na promenu bazne struje definiše se kao amplifikacija struje u zajedničkom kolektor vezanju. Ovo se označava kao,

Faktor amplifikacije struje kruga je odnos promene emiter struje u odnosu na promenu bazne struje kada se vremenski varijabilni signal primeni na ulaz.

Ulazna karakteristika zajedničkog kolektor tranzistora

Ulazna struja je bazna struja, a ulazni napon tranzistora je bazno-kolektor napon. Bazno-kolektor spoj je obrnutopolarno napajan, stoga se s porastom bazno-kolektor napona povećava obrnutopolarno napajanje spoja. To dovodi do malog smanjenja bazne struje s porastom bazno-kolektor napona. Budući da u ovom stanju više manjinskih nosilaca iz baznog regiona propagira u kolektor region, stopa rekombinacije elektrona i rupica u baznom regionu se smanjuje, što dovodi do smanjenja bazne struje.

Izlazna karakteristika zajedničkog kolektor tranzistora