Transistor som forsterker
Transistordefinisjon
En transistor defineres som et halvlederkomponent med tre terminaler (Emitteur, Base og Kollektor) og to junctions (Base-Emitteur og Base-Kollektor).
En transistor er et halvlederkomponent med tre terminaler: Emitteur (E), Base (B) og Kollektor (C). Den har to junctions: Base-Emitteur (BE) og Base-Kollektor (BC). Transistorer opererer i tre områder: cutoff (fullstendig av), aktiv (forsterkende) og saturasjon (fullstendig på).
Når transistorer opererer i det aktive området, fungerer de som forsterkere, øker styrken til inngangssignalet uten betydelige endringer. Dette oppførselen skyldes bevegelsen av ladningsbærere. La oss betrakte en npn bipolar junction transistor (BJT) justert for å operere i det aktive området, der BE-junctionen er fremoverjustert og BC-junctionen er bakoverjustert.
I en npn-transistor er emitteuren sterkt doped, basen svakt doped, og kollektoren moderat doped. Basen er smal, mens emitteuren er bredere, og kollektoren er den bredeste.
Den fremoverjusterte spenningen mellom base- og emitteurterminalene fører til at en liten basestrøm (IB) strømmer inn i baseregionen. Denne strømmen er vanligvis i mikroamper (μA)-området, da VBE typisk er rundt 0.6 V.
Dette prosesset kan sees på som elektroner som beveger seg ut av baseregionen eller hull som injiseres inn i den. De injiserte hullene trekker elektroner fra emitteuren, som fører til rekombinasjon av hull og elektroner.
På grunn av mindre doping av base sammenlignet med emitteur, vil det være flere elektroner enn hull. Så selv etter rekombinasjons effekt, vil det være mange flere frie elektroner igjen. Disse elektronene krysser nå den smale baseregionen og beveger seg mot kollektorterminalen påvirket av justeringen mellom kollektor og base-regioner.
Dette utgjør ikke noe annet enn kollektorstrømmen IC som strømmer inn i kollektoren. Herfra kan man se at ved å variere strømmen som strømmer inn i baseregionen (IB), kan man få en veldig stor variasjon i kollektorstrømmen, IC. Dette er ingenting annet enn strømforsterkning, som fører til konklusjonen at en npn-transistor som opererer i sitt aktive område fungerer som en strømforsterker. Den tilhørende strømgain kan matematisk uttrykkes som-
La oss nå betrakte en npn-transistor med inngangssignalet anvendt mellom dens base- og emitteurterminaler, mens utgangen samles over lastmotstanden RC, koblet over kollektor- og baseterminalene, som vist i figur 2.
La oss nå betrakte en npn-transistor med inngangssignalet anvendt mellom dens base- og emitteurterminaler, mens utgangen samles over lastmotstanden RC, koblet over kollektor- og baseterminalene, som vist i figur 2.
Merknad: Transistoren er alltid sikret for å operere i sitt aktive område ved bruk av passende spenningsforsyninger, V EE og VBC. Her vil en liten endring i inngangsspenningen Vin føre til en merkelige endring i emitteurstrømmen IE, da motstanden i inngangskretset er lav (på grunn av fremoverjustering).
Dette endrer igjen kollektorstrømmen nesten i samme omfang, da størrelsen på basestrømmen er ganske liten i dette tilfellet. Den store endringen i IC fører til en stor spenningsfall over lastmotstanden RC, som er ingenting annet enn utgangsspenningen.
Så får man en forsterket versjon av inngangsspenningen over utgangsterminalene til enheten, som fører til konklusjonen at kretsen fungerer som en spenningsforsterker. Matematisk uttrykk for spenningsforsterkningen forbundet med dette fenomenet er gitt av
Selv om forklaringen gitt er for npn BJT, holder lignende analogi også for pnp BJT. På samme måte kan man forklare forsterkingsaksjonen til andre typer transistorer, som f.eks. Felt Effekt Transistor (FET). Videre bør det merkes at det finnes mange varianter av forsterkerkretsen til transistorer som
Første Sett: Common Base/Gate Konfigurasjon, Common Emitter/Source Konfigurasjon, Common Collector/Drain Konfigurasjon
Andre Sett: Klasse A-forsterkere, Klasse B-forsterkere, Klasse C-forsterkere, Klasse AB-forsterkere
Tredje Sett: Enkeltstegsforsterkere, Flerekstegsforsterkere, osv. Imidlertid forblir den grunnleggende arbeidsprinsippet den samme.
