Transistor como amplificador
Definición de Transistor
Un transistor defínese como un dispositivo semiconductor con tres terminais (Emisor, Base e Colector) e dúas xuncións (Base-Emisor e Base-Colector).
O transistor é un dispositivo semiconductor con tres terminais: Emisor (E), Base (B) e Colector (C). Ten dúas xuncións: Base-Emisor (BE) e Base-Colector (BC). Os transistores operan en tres rexións: corte (totalmente apagado), activo (amplificando) e saturación (totalmente encendido).
Cando os transistores operan na rexión activa, actúan como amplificadores, aumentando a forza da sinal de entrada sen alteración significativa. Este comportamento debeuse ao movemento dos portadores de carga. Considérese un transistor de xunción bipolar npn (BJT) polarizado para operar na rexión activa, onde a xunción BE está polarizada directamente e a xunción BC está polarizada inversamente.
Nun transistor npn, o emisor está altamente dopado, a base está pouco dopada, e o colector está moderadamente dopado. A base é estreita, mentres que o emisor é máis ancho, e o colector é o máis ancho.
A polarización directa entre os terminais base e emisor provoca que circule unha pequena corrente de base (IB) na rexión da base. Esta corrente xeralmente está no rango de microamperios (μA), xa que VBE é tipicamente arredor de 0,6 V.
Este proceso pode verse como a moveménto de electróns fóra da rexión da base ou a inxección de buracos nela. Os buracos inxectados atraen electróns do emisor, levando á recombinación de buracos e electróns.
No entanto, debido á menor dopaxe da base en comparación co emisor, hai máis electróns en comparación cos buracos. Así, mesmo despois do efecto de recombinación, quedarán libres moitos máis electróns. Estes electróns agora cruzan a estreita rexión da base e móvense cara ao terminal do colector influenciados polo sesgo aplicado entre o colector e a base.
Isto constitúe nada máis que a corrente do colector IC que circula cara ao colector. Disto pódese notar que variando a corrente que circula na rexión da base (IB), pode obterse unha gran variación na corrente do colector, IC. Isto non é nada máis que a amplificación de corrente, que leva á conclusión de que o transistor npn operando na súa rexión activa actúa como un amplificador de corrente. O ganho de corrente asociado pode expresarse matematicamente como-
Agora considérese o transistor npn coa sinal de entrada aplicada entre os seus terminais base e emisor, mentres que a saída recolectase a través do resistor de carga RC, conectado entre o colector e os terminais da base, como se mostra na Figura 2.
Agora considérese o transistor npn coa sinal de entrada aplicada entre os seus terminais base e emisor, mentres que a saída recolectase a través do resistor de carga RC, conectado entre o colector e os terminais da base, como se mostra na Figura 2.
Ademais, note que o transistor sempre se asegura de operar na súa rexión activa utilizando as fontes de voltaxe apropiadas, V EE e VBC. Aquí un pequeno cambio na tensión de entrada Vin observase que cambia a corrente do emisor IE de maneira apreciable xa que a resistencia do circuito de entrada é baixa (debido á condición de polarización directa).
Isto, por outra parte, cambia a corrente do colector case no mesmo rango debido ao feito de que a magnitude da corrente de base é bastante pequena no caso en consideración. Este gran cambio en IC provoca un gran caída de tensión a través do resistor de carga RC, que non é nada máis que a tensión de saída.
Por tanto, obtense a versión amplificada da tensión de entrada a través dos terminais de saída do dispositivo, o que leva á conclusión de que o circuito actúa como un amplificador de tensión. A expresión matemática para o ganho de tensión asociado con este fenómeno dáse por
Aínda que a explicación proporcionada é para o BJT npn, unha analogía similar é válida tamén para os BJT pnp. Siguiendo os mesmos fundamentos, pódese explicar a acción de amplificación doutros tipos de transistores, como o Transistor de Efecto de Campo (FET). Ademais, débese notar que existen moitas variacións no circuito amplificador de transistores como
Primeiro Conxunto: Configuración Común Base/Puerta, Configuración Común Emisor/Fuente, Configuración Común Colector/Drenador
Segundo Conxunto: Amplificadores de Clase A, Amplificadores de Clase B, Amplificadores de Clase C, Amplificadores de Clase AB
Terceiro Conxunto: Amplificadores de Unha Etapa, Amplificadores de Múltiples Etapas, e así sucesivamente. No entanto, o principio básico de funcionamento permanece o mesmo.
