Транзистор като усилвател
Дефиниция на транзистора
Транзистор е полупроводниково устройство с три терминала (Емитер, База и Колектор) и две юнкции (База-Емитер и База-Колектор).
Транзисторът е полупроводниково устройство с три терминала: Емитер (E), База (B) и Колектор (C). Има две юнкции: База-Емитер (BE) и База-Колектор (BC). Транзисторите работят в три области: изключено (полно изключено), активно (усилващо) и наситено (полно включено).
Когато транзисторите работят в активната област, те действат като усилители, увеличавайки силата на входния сигнал без значителни промени. Това поведение е резултат от движението на носители на заряд. Разгледайте npn биполярен юнкционален транзистор (BJT), подканен да работи в активната област, където юнкцията BE е напреднала, а юнкцията BC е обратна.
В npn транзистор, емитерът е силно дозиран, базата е слабо дозирана, а колекторът е средно дозиран. Базата е тясна, докато емитерът е по-широк, а колекторът е най-широкият.
Напредналото напрежение между терминалите база и емитер причинява малък базов ток (IB) да тече в базовата зона. Обикновено този ток е в микраамперов (μA) диапазон, тъй като VBE обикновено е около 0.6 В.
Този процес може да се види като електрони, които се движе от базовата зона, или дупки, които се инжектират в нея. Инжектиралите дупки привличат електрони от емитера, водейки до рекомбинация на дупки и електрони.
Однако, поради по-слабата доза на базата в сравнение с емитера, има повече електрони в сравнение с дупки. Така, дори след ефекта на рекомбинацията, много повече електрони остават свободни. Тези електрони сега преминават през тясната базова зона и се движат към колекторния терминал, влияни от напрежението, приложено между колектора и базата.
Това представлява нищо друго освен колекторния ток IC, който влиза в колектора. От тук може да се забележи, че като варира тока, който влиза в базовата зона (IB), може да се получи голяма вариация в колекторния ток, IC. Това е нищо друго освен усилване на тока, което води до заключението, че npn транзистор, работещ в активната си област, действа като усилвател на тока. Свързаната печалба на тока може математически да се изрази като-
Сега разгледайте npn транзистора с входния сигнал, приложен между базата и емитера, докато изходът се събира през резистора RC, свързан между колектора и базата, както е показано на Фигура 2.
Сега разгледайте npn транзистора с входния сигнал, приложен между базата и емитера, докато изходът се събира през резистора RC, свързан между колектора и базата, както е показано на Фигура 2.
Освен това, забележете, че транзисторът винаги е осигурен да работи в активната си област, като се използват подходящи напрежения V EE и VBC. Тук малко изменение в входното напрежение Vin се вижда да променя значително емитерния ток IE, тъй като съпротивлението на входния контур е ниско (поради напредналото напрежение).
Това, от своя страна, променя колекторния ток почти в същия диапазон, защото величината на базовия ток е доста малка в случая, който се разглежда. Тази голяма промяна в IC причинява голямо падане на напрежението през резистора RC, което е нищо друго освен изходното напрежение.
По този начин получавате усиления вариант на входното напрежение между изходните терминали на устройството, което довежда до заключението, че циркуитът действа като усилвател на напрежението. Математически израз за печалбата на напрежението, свързана с този феномен, е даден от
Макар че обяснението, предоставено, е за npn BJT, подобна аналогия важи и за pnp BJT. Следвайки същите основания, може да се обясни усилващото действие на друг вид транзистор, като Полеви Ефект Транзистор (FET). Освен това, трябва да се отбележи, че съществуват много вариации на усилвателя на транзисторите, като
Първо множество: Обща база/порт конфигурация, Обща емитер/източник конфигурация, Обща колектор/дрейн конфигурация
Второ множество: Усилватели клас А, Усилватели клас В, Усилватели клас С, Усилватели клас AB
Трето множество: Едностепенни усилватели, Многостепенни усилватели и т.н. Но основният принцип на работа остава същият.
