Transistor com a amplificador
Definició de transistor
Un transistor es defineix com un dispositiu semiconductor amb tres terminals (Emissor, Base i Colector) i dues juntes (Base-Emissor i Base-Colector).
El transistor és un dispositiu semiconductor amb tres terminals: Emissor (E), Base (B) i Colector (C). Té dues juntes: Base-Emissor (BE) i Base-Colector (BC). Els transistors operen en tres regions: tall (totalment apagat), actiu (amplificant) i saturació (totalment encès).
Quan els transistors operen en la regió activa, actuen com amplificadors, augmentant la força del senyal d'entrada sense alteracions significatives. Aquest comportament es deu al moviment dels portadors de càrrega. Considerem un transistor bipolar de junta (BJT) npn polaritzat per operar en la regió activa, on la junta BE està polaritzada directament i la junta BC està polaritzada inversament.
En un transistor npn, l'emissor està molt dopat, la base està lleugerament dopada i el colector està moderadament dopat. La base és estreta, mentre que l'emissor és més ampli, i el colector és el més ample.
La polarització directa entre els terminals de la base i l'emissor provoca un petit corrent de base (IB) que flueix cap a la regió de la base. Aquest corrent sol ser en el rang de microampers (μA), ja que VBE és típicament al voltant de 0,6 V.
Aquest procés es pot veure com electrons que surten de la regió de la base o forats que s'injecten en ella. Els forats injectats atrauen electrons de l'emissor, conduint a la recombinació de forats i electrons.
No obstant això, degut a la menor dopatge de la base en comparació amb l'emissor, hi haurà més electrons en comparació amb els forats. Així, fins i tot després de l'efecte de recombinació, queden molts més electrons lliures. Aquests electrons ara creuen la regió de la base estreta i es mouen cap al terminal del colector influenciats per la polarització aplicada entre el colector i la base.
Això constitueix res més que el corrent del colector IC que flueix cap al colector. D'això es pot observar que variat el corrent que flueix a la regió de la base (IB), es pot obtenir una gran variació en el corrent del colector, IC. Això no és res més que l'amplificació de corrent, que porta a la conclusió que el transistor npn operant en la seva regió activa actua com un amplificador de corrent. El guany de corrent associat es pot expressar matemàticament com-
Ara considerem el transistor npn amb el senyal d'entrada aplicat entre els seus terminals de base i emissor, mentre que la sortida es recull a través de la resistència de càrrega RC, connectada entre el colector i els terminals de la base, tal com es mostra en la Figura 2.
Ara considerem el transistor npn amb el senyal d'entrada aplicat entre els seus terminals de base i emissor, mentre que la sortida es recull a través de la resistència de càrrega RC, connectada entre el colector i els terminals de la base, tal com es mostra en la Figura 2.
Es nota també que el transistor sempre s'assegura d'operar en la seva regió activa utilitzant les fonts de tensió adequades, V EE i VBC. Aquí, un petit canvi en la tensió d'entrada Vin es veu que canvia considerablement el corrent de l'emissor IE, ja que la resistència del circuit d'entrada és baixa (a causa de la condició de polarització directa).
Això, a la vegada, canvia el corrent del colector gairebé en el mateix rang, degut al fet que la magnitud del corrent de la base és bastant petita en el cas que es considera. Aquest gran canvi en IC provoca un gran descens de tensió a través de la resistència de càrrega RC, que no és res més que la tensió de sortida.
Per tant, es té la versió amplificada de la tensió d'entrada a través dels terminalls de sortida del dispositiu, el que porta a la conclusió que el circuit actua com un amplificador de tensió. L'expressió matemàtica per al guany de tensió associat a aquest fenomen és donada per
Encara que l'explicació proporcionada és per al BJT npn, una anàloga similar és vàlida també per als BJT pnp. Seguint aquests mateixos raonaments, es pot explicar l'acció amplificadora d'altres tipus de transistors, com el Transistor d'efecte de camp (FET). Cal notar també que hi ha moltes variacions en el circuit d'amplificació dels transistors com
Primer Conjunt: Configuració Comú Base/Porta, Configuració Comú Emissor/Font, Configuració Comú Colector/Dren
Segon Conjunt: Amplificadors de Classe A, Amplificadors de Classe B, Amplificadors de Classe C, Amplificadors de Classe AB
Tercer Conjunt: Amplificadors de Un Sol Estadi, Amplificadors de Múltiples Estadis, i així successivament. No obstant això, el principi de funcionament bàsic roman el mateix.
