Tranzistor kao pojačavač

Definicija tranzistora

Tranzistor se definira kao poluprovodnički uređaj s tri terminala (Emitter, Baza i Kolektor) i dvije spojnice (Baza-Emitter i Baza-Kolektor).

Tranzistor je poluprovodnički uređaj s tri terminala: Emitter (E), Baza (B) i Kolektor (C). Ima dvije spojnice: Baza-Emitter (BE) i Baza-Kolektor (BC). Tranzistori rade u tri regije: isključeno (potpuno isključeno), aktivno (pojacava) i zasićenje (potpuno uključeno).

Kada tranzistori rade u aktivnoj regiji, oni djeluju kao pojačala, povećavajući jačinu ulaznog signala bez značajne promjene. Ovo ponašanje je posljedica pokreta nositelja naboja. Promotrimo npn bipolarni spojni tranzistor (BJT) koji je podešen da radi u aktivnoj regiji, gdje je BE spojnica napredno polarizirana, a BC spojnica obrnuto polarizirana.

U npn tranzistoru, emitter je jako dopiran, baza slabo dopirana, a kolektor umjereno dopiran. Baza je uža, emitter širi, a kolektor najširi.

Napredna polarizacija između terminala baze i emittra uzrokuje mali strujni tok baze (IB) koji teče u područje baze. Taj strujni tok obično je u mikroamperima (μA), jer je VBE tipično oko 0,6 V.

Ovaj proces može se smatrati kretanjem elektrona iz područja baze ili ubacivanjem rupa u njega. Ubačene rupe privlače elektrone iz emittra, što dovodi do rekompleksiranja rupa i elektrona.

Međutim, zbog manje dopiranosti baze u usporedbi s emitrom, bit će više elektrona nego rupa. Stoga, čak i nakon efekta rekompleksiranja, ostat će mnogo slobodnih elektrona. Ovi elektroni sada prelaze užu bazu i kreću prema terminalu kolektora pod utjecajem polarizacije između kolektora i baze.

To čini ništa drugo nego strujni tok kolektora IC koji teče u kolektor. Iz toga se može primijetiti da se variranjem strujnog toka koji teče u područje baze (IB), može dobiti velika varijacija strujnog toka kolektora, IC. To je ništa drugo nego pojačanje struje, što vodi zaključku da npn tranzistor koji radi u svojoj aktivnoj regiji djeluje kao pojačalo struje. Pridruženi koeficijent pojačanja matematički se može izraziti kao-

Sada razmotrimo npn tranzistor s ulaznim signalom primjenjenim između njegovih terminala baze i emittra, dok se izlaz prikuplja preko otpornika opterećenja RC, spojenog između kolektora i baznih terminala, kako je prikazano na Slici 2.

Sada razmotrimo npn tranzistor s ulaznim signalom primjenjenim između njegovih terminala baze i emittra, dok se izlaz prikuplja preko otpornika opterećenja RC, spojenog između kolektora i baznih terminala, kako je prikazano na Slici 2.

Dalje, napomenimo da se uvijek osigurava da tranzistor radi u svojoj aktivnoj regiji korištenjem odgovarajućih napona snabdijevanja, V EE i VBC. Ovdje se malo promjena ulaznog napona Vin vidjeti da značajno mijenja emiter strujni tok IE, jer je otpor ulaznog kruga nizak (zbog napredne polarizacije).

Ovo na svom putu mijenja strujni tok kolektora skoro u istom opsegu zbog činjenice da je magnituda strujnog toka baze vrlo mala za razmatran slučaj. Ova velika promjena u IC uzrokuje veliku pad napona preko otpornika opterećenja RC, što je ništa drugo nego izlazni napon.

Stoga se dobiva pojačana verzija ulaznog napona na izlaznim terminalima uređaja, što vodi zaključku da se krug ponaša kao pojačalo napona. Matematički izraz za pojačanje napona vezan za ovaj fenomen daje se formulom

Iako je objašnjenje dano za npn BJT, slična analogija vrijedi i za pnp BJT-e. Na istim temeljima, može se objasniti pojačavajuće djelovanje drugih vrsta tranzistora, poput poluprovodničkog tranzistora sa poljem (FET). Također treba napomenuti da postoji mnogo varijacija pojačavajućeg kruga tranzistora, poput

Prvi set: Konfiguracija zajedničke baze/vrata, Konfiguracija zajedničkog emitra/izvora, Konfiguracija zajedničkog kolektora/draina

Drugi set: Pojačala klase A, Pojačala klase B, Pojačala klase C, Pojačala klase AB

Treći set: Jednostopinska pojačala, Višestopinska pojačala, i tako dalje. Međutim, osnovni princip rada ostaje isti.