การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์จังก์ชันไบโพลา

นิยามทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว

ทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว (BJT) เป็นอุปกรณ์ที่มีสามขา มันสามารถทำงานเป็นแอมปลิฟายเออร์หรือสวิตช์ โดยต้องการวงจรป้อนเข้าหนึ่งวงจรและวงจรป้อนออกหนึ่งวงจร เพื่อทำให้ได้ด้วยแค่สามขา ขาหนึ่งจะใช้เป็นการเชื่อมต่อทั่วไปสำหรับทั้งวงจรป้อนเข้าและวงจรป้อนออก การเลือกขาที่ใช้ร่วมกันขึ้นอยู่กับการใช้งาน มีสามประเภทของการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์: เชื่อมต่อที่ฐานร่วมกัน, เชื่อมต่อที่เอมิเตอร์ร่วมกัน, และเชื่อมต่อที่คอลเล็กเตอร์ร่วมกัน

• ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อที่ฐานร่วมกัน

• ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อที่เอมิเตอร์ร่วมกัน

• ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อที่คอลเล็กเตอร์ร่วมกัน

ที่นี่มีสิ่งหนึ่งที่ควรจำไว้ว่า ไม่ว่าจะเป็นการเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์อย่างไร แต่ต้องรักษาการเชื่อมต่อระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ให้เป็นแบบบวกและต้องรักษาการเชื่อมต่อระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ให้เป็นแบบลบ

การเชื่อมต่อที่ฐานร่วมกันของ BJT

ที่นี่ขาฐานถูกใช้ร่วมกันสำหรับทั้งวงจรป้อนเข้าและวงจรป้อนออก การกำหนดค่าหรือโหมดที่ฐานร่วมกันแสดงในรูปภาพด้านล่าง ที่นี่แสดงโหมดที่ฐานร่วมกันของทรานซิสเตอร์ npn และ pnp แยกกัน ที่นี่วงจรระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ถูกนำมาใช้เป็นวงจรป้อนเข้าและวงจรระหว่างคอลเล็กเตอร์กับฐานถูกนำมาใช้เป็นวงจรป้อนออก

การเพิ่มกำลังไฟฟ้า

ที่นี่กระแสป้อนเข้าคือกระแสเอมิเตอร์ IE และกระแสป้อนออกคือกระแสคอลเล็กเตอร์ IC การเพิ่มกำลังไฟฟ้าถูกพิจารณาว่าเมื่อเราพิจารณาเพียงแรงดันไบแอส DC ของวงจรและไม่มีสัญญาณสลับถูกป้อนเข้าที่วงจรป้อนเข้า ตอนนี้หากเราพิจารณาสัญญาณสลับที่ถูกป้อนเข้าที่วงจรป้อนเข้าแล้ว ปัจจัยการขยายกระแส (α) ที่แรงดันคงที่ระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ จะเป็น

ที่นี่เห็นได้ว่าทั้งการเพิ่มกำลังไฟฟ้าและการขยายกระแสไม่มีค่ามากกว่าหนึ่ง เนื่องจากกระแสคอลเล็กเตอร์ไม่สามารถมากกว่ากระแสเอมิเตอร์ได้ แต่เนื่องจากเรารู้ว่ากระแสเอมิเตอร์และกระแสคอลเล็กเตอร์เกือบเท่ากันในทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว อัตราส่วนเหล่านี้จะใกล้เคียงกับหนึ่ง ค่าโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.9 ถึงแม้กระทั่ง 0.99

การแสดงออกของกระแสคอลเล็กเตอร์

หากวงจรเอมิเตอร์เปิด ไม่จะมีกระแสเอมิเตอร์ (IC = 0) แต่ในสภาพนี้ จะมีกระแสเล็ก ๆ ไหลผ่านภูมิภาคคอลเล็กเตอร์ นี่เป็นเพราะการไหลของประจุพาหะชนกลุ่มน้อยและนี่คือกระแสรั่วไหลย้อนทาง ขณะที่กระแสนี้ไหลผ่านคอลเล็กเตอร์และฐานโดยที่ปลายเอมิเตอร์เปิด กระแสจะถูกแทนที่ด้วย ICBO ในทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังต่ำ กระแสรั่วไหลย้อนทาง ICBO ค่อนข้างเล็กและโดยทั่วไปเราจะละเว้นมันในการคำนวณ แต่ในทรานซิสเตอร์ที่มีกำลังสูง กระแสรั่วไหลนี้ไม่สามารถละเว้นได้ กระแสนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิมาก ดังนั้นที่อุณหภูมิสูง กระแสรั่วไหลย้อนทาง ICBO ไม่สามารถละเว้นได้ในการคำนวณ การแสดงออกนี้พิสูจน์ว่ากระแสคอลเล็กเตอร์ยังขึ้นอยู่กับกระแสฐาน

ลักษณะเฉพาะของการเชื่อมต่อที่ฐานร่วมกัน

ลักษณะเฉพาะของวงจรป้อนเข้า

นี่วาดระหว่างกระแสป้อนเข้าและแรงดันป้อนเข้าของทรานซิสเตอร์เอง กระแสป้อนเข้าคือกระแสเอมิเตอร์ (IE) และแรงดันป้อนเข้าคือแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ (VEB) หลังจากข้ามศักย์บาร์เรียร์ตรงข้ามระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ กระแสเอมิเตอร์ (IE) เริ่มเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ (VEB) ที่เพิ่มขึ้น

ความต้านทานป้อนเข้าของวงจรคืออัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ (ΔV EB) ต่อกระแสเอมิเตอร์ (ΔIE) ที่แรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์คงที่ (VCB = คงที่) ด้วยการเปลี่ยนแปลงของกระแสเอมิเตอร์ค่อนข้างใหญ่เมื่อเทียบกับการเปลี่ยนแปลงแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ (ΔIE >> ΔVEB) ความต้านทานป้อนเข้าของทรานซิสเตอร์ที่ฐานร่วมกันค่อนข้างเล็ก

ลักษณะเฉพาะของวงจรป้อนออก

กระแสคอลเล็กเตอร์จะได้ค่าคงที่เมื่อมีแรงดันย้อนทางเพียงพอระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ นี่คือเหตุผลที่กระแสคอลเล็กเตอร์เพิ่มขึ้นเมื่อแรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์มีค่าน้อย แต่หลังจากแรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์บางระดับ จุดต่อระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์จะได้แรงดันย้อนทางเพียงพอและกระแสคอลเล็กเตอร์จะคงที่สำหรับกระแสเอมิเตอร์ที่ระบุและขึ้นอยู่กับกระแสเอมิเตอร์อย่างสมบูรณ์

ในสถานการณ์นั้น กระแสเอมิเตอร์ทั้งหมดยกเว้นกระแสฐานจะเป็นกระแสคอลเล็กเตอร์ เมื่อกระแสคอลเล็กเตอร์เกือบคงที่สำหรับกระแสเอมิเตอร์ที่ระบุในบริเวณนั้นของลักษณะเฉพาะ การเพิ่มของกระแสคอลเล็กเตอร์จะน้อยมากเมื่อเทียบกับการเพิ่มของแรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์

อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงแรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ต่อการเปลี่ยนแปลงกระแสคอลเล็กเตอร์ถูกกำหนดเป็นความต้านทานป้อนออกของโหมดที่ฐานร่วมกันของทรานซิสเตอร์ ตามธรรมชาติ ค่าของความต้านทานป้อนออกค่อนข้างสูงในโหมดที่ฐานร่วมกันของทรานซิสเตอร์

การเชื่อมต่อที่เอมิเตอร์ร่วมกันของ BJT

ทรานซิสเตอร์เชื่อมต่อที่เอมิเตอร์ร่วมกันเป็นการเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ที่ใช้มากที่สุด ที่นี่ขาเอมิเตอร์ถูกใช้ร่วมกันสำหรับทั้งวงจรป้อนเข้าและวงจรป้อนออก วงจรที่เชื่อมระหว่างฐานกับเอมิเตอร์เป็นวงจรป้อนเข้าและวงจรที่เชื่อมระหว่างคอลเล็กเตอร์กับเอมิเตอร์เป็นวงจรป้อนออก โหมดที่เอมิเตอร์ร่วมกันของทรานซิสเตอร์ npn และ pnp แสดงแยกกันในรูปภาพด้านล่าง

การเพิ่มกำลังไฟฟ้า

ในการกำหนดค่าที่เอมิเตอร์ร่วมกัน กระแสป้อนเข้าคือกระแสฐาน (IB) และกระแสป้อนออกคือกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC) ในทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว กระแสฐานควบคุมกระแสคอลเล็กเตอร์ อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงกระแสคอลเล็กเตอร์ (ΔIC) ต่อการเปลี่ยนแปลงกระแสฐาน (ΔIB) ถูกกำหนดเป็นการเพิ่มกำลังไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ที่เอมิเตอร์ร่วมกัน ในทรานซิสเตอร์จังหวะสองขั้ว กระแสเอมิเตอร์ (IE) เป็นผลรวมของกระแสฐาน (IB) และกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC) หากกระแสฐานเปลี่ยน กระแสคอลเล็กเตอร์ก็จะเปลี่ยนและผลที่ตามมาคือกระแสเอมิเตอร์ก็จะเปลี่ยนตาม

อีกครั้ง อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปลงกระแสคอลเล็กเตอร์ต่อการเปลี่ยนแปลงกระแสเอมิเตอร์ที่สอดคล้องกันถูกแทนที่ด้วย α ด้วยค่าของกระแสฐานค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับกระแสคอลเล็กเตอร์ (IB << IC) การเพิ่มกำลังไฟฟ้าในทรานซิสเตอร์ที่เอมิเตอร์ร่วมกันค่อนข้างสูงและมีค่าระหว่าง 20 ถึง 500

ลักษณะเฉพาะของทรานซิสเตอร์ที่เอมิเตอร์ร่วมกัน

ในการกำหนดค่าที่เอมิเตอร์ร่วมกันของทรานซิสเตอร์ มีสองวงจร - วงจรป้อนเข้าและวงจรป้อนออก ในวงจรป้อนเข้า พารามิเตอร์คือกระแสฐานและแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์ เส้นโค้งลักษณะเฉพาะที่วาดตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสฐานและแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์คือลักษณะเฉพาะของวงจรป้อนเข้าของทรานซิสเตอร์ที่เอมิเตอร์ร่วมกัน การเชื่อมต่อ pn ระหว่างฐานกับเอมิเตอร์เป็นแบบบวก ดังนั้นลักษณะเฉพาะจะเหมือนกับไดโอด pn ที่เชื่อมต่อแบบบวก ที่นี่กระแสฐานไม่ได้มีค่าใด ๆ ก่อนที่แรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์จะข้ามศักย์บาร์เรียร์ตรงข้ามของจุดต่อ แต่หลังจากนั้น กระแสฐานจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์เพิ่มขึ้น อัตราการเพิ่มของกระแสฐานตามแรงดันระหว่างฐานกับเอมิเตอร์สูงที่นี่ แต่ไม่สูงเท่ากับในกรณีของโหมดที่ฐานร่วมกัน

ดังนั้นความต้านทานป้อนเข้าของวงจรจะสูงกว่าโหมดที่ฐานร่วมกันของทรานซิสเตอร์

ลักษณะเฉพาะของวงจรป้อนออกของทรานซิสเตอร์ที่เอมิเตอร์ร่วมกัน

ลักษณะเฉพาะของวงจรป้อนออกวาดตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสป้อนออกและแรงดันป้อนออกของทรานซิสเตอร์ กระแสคอลเล็กเตอร์คือกระแสป้อนออกและแรงดันระหว่างคอลเล็กเตอร์กับเอมิเตอร์คือแรงดันป้อนออกของทรานซิสเตอร์ ที่นี่การเปลี่ยนแปลงของกระแสคอลเล็กเตอร์สำหรับค่าต่าง ๆ ของแรงดันระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ถูกพล็อตตามค่าคงที่ของกระแสฐาน พบว่าในตอนแรกกระแสคอลเล็กเตอร์เพิ่มขึ้นอย่างเป็นสัดส่วนกับแรงดันระหว่างคอลเล็กเตอร์กับเอมิเตอร์ที่เพิ่มขึ้น แต่หลังจากแรงดันระดับหนึ่ง กระแสคอลเล็กเตอร์จะคงที่เกือบตลอดเวลา นี่เป็นเพราะในตอนแรกจุดต่อระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์ไม่ได้รับแรงดันย้อนทางเพียงพอ แต่หลังจากแรงดันระดับหนึ่ง มันจะได้แรงดันย้อนทางเพียงพอและส่วนใหญ่ของประจุพาหะที่มาจากภูมิภาคเอมิเตอร์ไปยังภูมิภาคฐานจะย้ายไปยังภูมิภาคคอลเล็กเตอร์เพื่อเป็นกระแสคอลเล็กเตอร์ จำนวนของประจุพาหะที่มาจากภูมิภาคเอมิเตอร์ขึ้นอยู่กับกระแสฐานใน BJT ดังนั้นสำหรับกระแสฐานที่ระบุ กระแสคอลเล็กเตอร์จะคงที่

ความต้านทานป้อนออกจะเป็น

การเชื่อมต่อที่คอลเล็กเตอร์ร่วมกันของ BJT

ในการกำหนดค่าที่คอลเล็กเตอร์ร่วมกัน วงจรป้อนเข้าอยู่ระหว่างฐานกับคอลเล็กเตอร์และวงจรป้อนออกอยู่ระหว่างเอมิเตอร์กับคอลเล็กเตอร์

อัตราส่วนของการเปลี่ยนแปล