Bipolär transistoranslutningar

Encyclopedia

Fält: Encyklopedi

China

Definition av Bipolar Junction Transistor (BJT)

En Bipolar Junction Transistor (BJT) är en enhet med tre terminaler. Den kan fungera som antingen en förstärkare eller en växel, och kräver ett inmatningskrets och ett utmatningskrets. För att hantera detta med bara tre terminaler, används en terminal som gemensam anslutning för både inmatning och utmatning. Valet av den gemensamma terminalen beror på tillämpningen. Det finns tre typer av transistoranslutningar: gemensam bas, gemensam emittent och gemensam kollektor.

Transistor med gemensam bas
Transistor med gemensam emittent
Transistor med gemensam kollektor.

Det är viktigt att komma ihåg att oavsett vilken anslutning en transistor har, så måste emittent-basförbindelsen hållas framåtbiasad och bas-kollektorförbindelsen måste hållas bakåtbiasad.

Gemensam basanslutning av BJT

Här är basterminalen gemensam för både inmatnings- och utmatningskretsen. Konfigurationerna eller lägena för gemensam bas visas i figuren nedan. Här visas gemensam basläge för npn-transistor och pnp-transistor separat. Här tas emittent-baskretsen som inmatningskrets och kollektor-baskretsen som utmatningskrets.

Strömförstärkning

Här är inmatningsströmmen emittentström IE och utmatningsströmmen är kollektorström IC. Strömförstärkningen betraktas när vi endast beaktar kretsens dc-spänningsbiasing och ingen alternerande signal appliceras på inmatningen. Om vi nu beaktar en alternerande signal som appliceras på inmatningen, skulle strömamplifieringsfaktorn (α) vid konstant kollektor-basspänning vara

Här ser man att varken strömförstärkning eller strömamplifieringsfaktor har ett värde större än enheten eftersom kollektorströmmen på inga sätt kan vara större än emittentströmmen. Men som vi vet är emittentströmmen och kollektorströmmen nästan lika i en bipolär junctionstransistor, dessa kvoter skulle vara mycket nära enheten. Värdet ligger vanligtvis mellan 0,9 och även 0,99.

Utryck för kollektorström

Om emittentkretsen är öppen, kommer det inte att finnas någon emittentström (IC = 0). Men under denna förhållanden kommer det att finnas en liten ström som flödar genom kollektorregionen. Detta beror på flödet av minoritetsladdningsbärare, och detta är den omvända läckageströmmen. Eftersom denna ström flödar genom kollektor och bas med emittentterminalen öppen, betecknas strömmen som ICBO. I transistorer med låg effektrating är den omvända läckageströmmen ICBO ganska liten och vanligtvis ignorerar vi den under beräkningar, men i transistorer med hög effektrating kan denna läckageström inte ignoreras. Denna ström är starkt beroende av temperaturen, så vid höga temperaturer kan den omvända läckageströmmen ICBO inte ignoreras under beräkningar. Detta uttryck visar att kollektorströmmen också beror på basström.

Egenskaper för gemensam basanslutning

Inmatningskaraktäristik

Detta ritas mellan inmatningsström och inmatningsspänning för transistorn själv. Inmatningsströmmen är emittentström (IE) och inmatningsspänningen är emittent-basspänning (VEB). När emittent-basförbindelsen passerar framåtbiasade barriärpotentialen börjar emittentströmmen (IE) öka snabbt med ökande emittent-basspänning (VEB).

Inmatningsmotståndet i kretsen är förhållandet mellan ändringen i emittent-basspänning (ΔV EB) till emittentström (ΔIE) vid konstant kollektor-basspänning (VCB = Konstant). Eftersom ändringen i emittentström är ganska stor jämfört med ändringen i emittent-basspänning (ΔIE >> ΔVEB), är inmatningsmotståndet för en gemensam bastransistor ganska litet.

Utmatningskaraktäristik

Kollektorström får endast konstant värde när det finns tillräcklig bakåtbiasing upprätt mellan bas och kollektorregion. Detta är anledningen till att det finns en ökning av kollektorström med ökande kollektor-basspänning när denna spänning har ett mycket lågt värde. Men efter en viss kollektor-basspänning blir kollektor-basförbindelsen tillräckligt bakåtbiasad och därför blir kollektorströmmen konstant för en viss emittentström och den beror helt på emittentströmmen.

I det läget bidrar hela emittentströmmen, förutom basströmmen, till kollektorströmmen. Eftersom kollektorströmmen blir nästan konstant för den angivna emittentströmmen i den regionen av karaktäristiken, är ökningen av kollektorström mycket, mycket liten jämfört med ökningen av kollektor-basspänning.

Förhållandet mellan ändringen i kollektor-basspänning till ändringen i kollektorström definieras som utmatningsmotståndet för gemensam basläge hos en transistor. Naturligtvis är värdet av utmatningsmotståndet mycket högt i gemensam basläge för en transistor.

Gemensam emittentanslutning av BJT

Gemensam emittenttransistor är den vanligaste transistoranslutningen. Här är emittentterminalen gemensam för både inmatnings- och utmatningskretsen. Kretsen som är ansluten mellan bas och emittent är inmatningskretsen och kretsen som är ansluten mellan kollektor och emittent är utmatningskretsen. Gemensam emittentläge för npn-transistor och pnp-transistor visas separat i figuren nedan.

Strömförstärkning

I gemensam emittentkonfiguration är inmatningsströmmen basström (IB) och utmatningsströmmen är kollektorström (IC). I en bipolär junctionstransistor kontrollerar basströmmen kollektorströmmen. Förhållandet mellan ändringen i kollektorström (ΔIC) till ändringen i basström (ΔIB) definieras som strömförstärkningen för en gemensam emittenttransistor. I en bipolär junctionstransistor är emittentströmmen (IE) summan av basströmmen (IB) och kollektorströmmen (IC). Om basströmmen ändras, ändras också kollektorströmmen och som en följd ändras emittentströmmen enligt detta.

Återigen betecknas förhållandet mellan ändringen av kollektorström till motsvarande ändring i emittentström med αEftersom värdet av basströmmen är ganska lågt jämfört med kollektorströmmen (IB << IC), är strömförstärkningen i en gemensam emittenttransistor ganska hög och den ligger mellan 20 och 500.

Egenskaper för gemensam emittenttransistor

I gemensam emittentläge hos en transistor finns det två kretsar – inmatningskretsen och utmatningskretsen. I inmatningskretsen är parametrarna basström och emittent-basspänning. Karaktäristikkurvan ritas mot variationer i basström och emittent-basspänning och är inmatningskaraktäristiken för en gemensam emittenttransistor. Pn-förbindelsen mellan bas och emittent är framåtbiasad, vilket gör att karaktäristiken liknar den för en framåtbiasad pn-diod. Här får basströmmen inte något värde innan emittent-basspänningen passerar den framåtbiasade barriärpotentialen för förbindelsen, men efter det stiger basströmmen betydligt med ökande emittent-basspänning. Tiden för stigning av basström i förhållande till emittent-basspänning är hög här, men inte så hög som i fallet med gemensam basläge.

Därför är inmatningsmotståndet i kretsen högre än för gemensam basläge hos en transistor.

Utmatningskaraktäristik för gemensam emittenttransistor

Utmatningskaraktäristiken ritas mot variationer i utmatningsström och utmatningsspänning för transistorn. Kollektorströmmen är utmatningsström och kollektor-emittentspänningen är utmatningsspänningen för transistorn. Här plottas variationen av kollektorström för olika värden av kollektor-basspänning mot ett fast värde av basström. Det upptäcks att i början ökar kollektorströmmen proportionellt med ökande kollektor-emittentspänning, men efter en viss spänningsnivå blir kollektorströmmen nästan konstant. Detta beror på att i början får bas-kollektorförbindelsen inte tillräcklig bakåtbiasing, men efter en viss spänning blir den tillräckligt bakåtbiasad och då flyttar majoriteten av laddningsbärarna från emittentregionen till basregionen för att bidra till kollektorström. Antalet majoritetsladdningsbärare som kommer från emittentregionen beror på basströmmen i en BJT, så för en specifik basström är kollektorströmmen konstant.

Utmatningsmotståndet skulle vara

Gemensam kollektoranslutning av BJT

I gemensam kollektorkonfiguration är inmatningskretsen mellan basterminalen och kollektorterminalen och utmatningskretsen är mellan emittent- och kollektorterminalen.

Förhållandet mellan ändringen i emittentström till ändringen i basström definieras som strömförstärkningen för gemensam kollektorläge. Detta betecknas som,

Strömförstärkningsfaktorn för kretsen är förhållandet mellan ändringen i emittentström till ändringen i basström när en tidsvarierande signal appliceras på inmatningen.

Inmatningskaraktäristik för gemensam kollektortransistor

Inmatningsströmmen är basström och inmatningsspänningen för transistorn är bas-kollektorspänning. Bas-kollektorförbindelsen är bakåtbiasad, och därför ökar bakåtbiasningen av förbindelsen med ökande bas-kollektorspänning. Detta gör att basströmmen minskar något med ökande bas-kollektorspänning. Eftersom i detta läge fler minoritetsladdningsbärare i basregionen sprider sig till kollektorregionen, minskar elektro-hålrekombinationshastigheten i basregionen, vilket leder till en minskning av basströmmen.