Transistor come Amplificatore

Definizione del Transistore

Un transistore è definito come un dispositivo semiconduttore con tre terminali (Elettrodo Emettitore, Base e Collettore) e due giunzioni (Base-Elettrodo Emettitore e Base-Collettore).

Il transistore è un dispositivo semiconduttore con tre terminali: Elettrodo Emettitore (E), Base (B) e Collettore (C). Ha due giunzioni: Base-Elettrodo Emettitore (BE) e Base-Collettore (BC). I transistor funzionano in tre regioni: interruzione (completamente spento), attiva (amplificante) e saturazione (completamente acceso).

Quando i transistor funzionano nella regione attiva, agiscono come amplificatori, aumentando la forza del segnale di ingresso senza alterazioni significative. Questo comportamento è dovuto al movimento dei portatori di carica. Consideriamo un transistor bipolare a giunzione npn (BJT) polarizzato per funzionare nella regione attiva, dove la giunzione BE è polarizzata direttamente e la giunzione BC è polarizzata inversamente.

In un transistor npn, l'elettrodo emettitore è fortemente dopato, la base è leggermente dopata e il collettore è moderatamente dopato. La base è stretta, mentre l'elettrodo emettitore è più ampio e il collettore è il più ampio.

La polarizzazione diretta tra i terminali base e elettrodo emettitore causa un piccolo flusso di corrente alla base (IB) che entra nella regione della base. Questa corrente è solitamente nell'ordine dei microampere (μA), poiché VBE è tipicamente intorno a 0,6 V.

Questo processo può essere visto come elettroni che si muovono fuori dalla regione della base o buchi che vengono iniettati in essa. I buchi iniettati attraggono elettroni dall'elettrodo emettitore, portando alla ricombinazione di buchi ed elettroni.

Tuttavia, a causa della minor dopatura della base rispetto all'elettrodo emettitore, ci saranno più elettroni rispetto ai buchi. Quindi, anche dopo l'effetto di ricombinazione, rimarranno molti più elettroni liberi. Questi elettroni ora attraversano la regione della base stretta e si muovono verso il terminale del collettore influenzati dalla polarizzazione applicata tra il collettore e la base.

Questo costituisce nient'altro che la corrente del collettore IC che entra nel collettore. Da ciò si può notare che variando la corrente che fluisce nella regione della base (IB), si può ottenere una variazione molto ampia nella corrente del collettore, IC. Questo non è altro che l'amplificazione della corrente, che porta alla conclusione che il transistor npn operante nella sua regione attiva agisce come un amplificatore di corrente. Il guadagno di corrente associato può essere espresso matematicamente come-

Ora consideriamo il transistor npn con il segnale di ingresso applicato tra i suoi terminali base e elettrodo emettitore, mentre l'uscita viene raccolta attraverso il resistore di carico RC, connesso tra il collettore e i terminali della base, come mostrato nella Figura 2.

Ora consideriamo il transistor npn con il segnale di ingresso applicato tra i suoi terminali base e elettrodo emettitore, mentre l'uscita viene raccolta attraverso il resistore di carico RC, connesso tra il collettore e i terminali della base, come mostrato nella Figura 2.

Si noti inoltre che il transistor è sempre garantito di funzionare nella sua regione attiva utilizzando le forniture di tensione appropriate, V EE e VBC. Qui, un piccolo cambiamento nella tensione di ingresso Vin è visto modificare apprezzabilmente la corrente dell'elettrodo emettitore IE, poiché la resistenza del circuito di ingresso è bassa (a causa della condizione di polarizzazione diretta).

Ciò a sua volta modifica la corrente del collettore quasi nella stessa misura, a causa del fatto che la magnitudine della corrente alla base è abbastanza ridotta per il caso in considerazione. Questa grande variazione in IC causa una grande caduta di tensione sul resistore di carico RC, che non è altro che la tensione di uscita.

Pertanto, si ottiene la versione amplificata della tensione di ingresso tra i terminali di uscita del dispositivo, il che porta alla conclusione che il circuito agisce come un amplificatore di tensione. L'espressione matematica per il guadagno di tensione associato a questo fenomeno è data da

Anche se la spiegazione fornita riguarda il BJT npn, un'analogia simile vale anche per i BJT pnp. Seguendo gli stessi principi, si può spiegare l'azione amplificante di altri tipi di transistor, come il transistor a effetto di campo (FET). Inoltre, va notato che esistono molte variazioni al circuito amplificatore dei transistor come

Primo Set: Configurazione Base/Porta Comune, Configurazione Elettrodo Emettitore/Sorgente Comune, Configurazione Collettore/Drenatore Comune

Secondo Set: Amplificatori di Classe A, Amplificatori di Classe B, Amplificatori di Classe C, Amplificatori di Classe AB

Terzo Set: Amplificatori a Singolo Stadio, Amplificatori a Multi-Stadi, e così via. Tuttavia, il principio di funzionamento di base rimane lo stesso.