Tranzisztor növelőként

Tranzisztor definíció

A tranzisztor egy három csapáttal (Emitter, Bázis, és Kölcsönző) és két kapcsolóval (Bázis-Emitter és Bázis-Kölcsönző) rendelkező fémes vezető eszköz.

A tranzisztor egy három csapáttal rendelkező fémes vezető eszköz: Emitter (E), Bázis (B), és Kölcsönző (C). Két kapcsolója van: Bázis-Emitter (BE) és Bázis-Kölcsönző (BC). A tranzisztorok három régióban működnek: lezárt (teljesen ki), aktív (erősítő) és telített (teljesen be).

Amikor a tranzisztorok az aktív régióban működnek, erősítőként viselkednek, növelve a bemeneti jel erejét jelentős változtatás nélkül. Ez a viselkedés a töltésvizsgák mozgásának köszönhető. Vegyünk egy npn bipoláris csatlakozási tranzisztor (BJT) példát, amely az aktív régióban működik, ahol a BE kapcsoló előre irányított, míg a BC kapcsoló visszafele irányított.

Az npn tranzisztorban az emitter nagyon erősen dopált, a bázis enyhe, míg a kölcsönző mérsékelt. A bázis szűk, míg az emitter szélesebb, és a kölcsönző a legszélesebb.

A bázis és az emitter közötti előre irányítás kis bázis áramot (IB) okoz, ami általában mikroamper (μA) tartományban van, mivel VBE tipikusan 0,6 V körül van.

Ez a folyamat látható, mint elektronok mozogása a bázis régióból vagy lyukak beszúrása ebbe. A beszúrt lyukak vonzzák az emittertől származó elektronokat, ami lyukak és elektronok kombinációjához vezet.

Azonban a bázis kevésbé dopálva van, mint az emitter, így több elektron lesz, mint lyuk. Így a kombináció után is sok elektron marad szabadon. Ezek az elektronok most átkelnek a szűk bázis régióján, és a bázis és a kölcsönző közötti bias hatására a kölcsönző terminál felé haladnak.

Ez semmi más, mint a IC kollekciós áram, ami a kölcsönzőbe megy. Ebből látható, hogy a bázisba befolyó áram (IB) változtatásával nagy változást érhetünk el a kölcsönző áramban (IC). Ez nem más, mint az áramerősítés, ami arra vezet, hogy az npn tranzisztor, amikor aktív régióban működik, áramerősítőként viselkedik. A hozzá tartozó áramerősítés matematikailag kifejezhető:

Most vegyük az npn tranzisztor példáját, ahol a bemeneti jel a bázis és az emitter terminálai között van alkalmazva, míg a kimenet a RC terhelő ellenállás keresztül, amely a kölcsönző és a bázis terminálai között van csatlakoztatva, ahogy az Ábra 2-ben látható.

Most vegyük az npn tranzisztor példáját, ahol a bemeneti jel a bázis és az emitter terminálai között van alkalmazva, míg a kimenet a RC terhelő ellenállás keresztül, amely a kölcsönző és a bázis terminálai között van csatlakoztatva, ahogy az Ábra 2-ben látható.

Továbbá jegyezzük meg, hogy a tranzisztor mindig aktív régióban működik, megfelelő V EE és VBC feszültségforrások használatával. Itt a bemeneti feszültség (Vin) kis változása jelentősen megváltoztatja az emitter áramot (IE), mivel a bemeneti áramkör ellenállása alacsony (az előre irányított feltétel miatt).

Ez a következménye, hogy a kölcsönző áram ugyanilyen mértékben változik, mivel a bázis áramának nagysága a vizsgált esetben nagyon kicsi. Ez a nagy IC változás nagy feszültség-lehullást okoz a RC terhelő ellenállás keresztül, ami a kimeneti feszültség.

Így a bemeneti feszültség erősített verzióját kapjuk a készülék kimeneti terminálai között, ami arra vezet, hogy a kör feszülterősítőként viselkedik. A hozzá tartozó feszülterősítés matematikai kifejezése:

Bár a magyarázat az npn BJT-re vonatkozik, hasonló analógiát lehet alkalmazni a pnp BJT-ekre is. Ugyanezen alapon, a Mezőhatású Tranzisztor (FET) erősítő működését is magyarázhatjuk. Továbbá figyelembe véve, hogy a tranzisztorok erősítő körének sok variánsa létezik, mint például:

Első csoport: Közös Bázis/Kapu konfiguráció, Közös Emitter/Forrás konfiguráció, Közös Kölcsönző/Drain konfiguráció

Második csoport: A osztályú erősítők, B osztályú erősítők, C osztályú Erősítők, AB osztályú erősítők

Harmadik csoport: Egylapos erősítők, Töblapos erősítők, stb. Azonban az alapvető működési elv ugyanaz marad.