Tranzistor kao pojačavač
Definicija tranzistora
Tranzistor se definiše kao poluprovodnički uređaj sa tri terminala (Emitter, Baza i Kolektor) i dve spojnice (Baza-Emitter i Baza-Kolektor).
Tranzistor je poluprovodnički uređaj sa tri terminala: Emitter (E), Baza (B) i Kolektor (C). Ima dve spojnice: Baza-Emitter (BE) i Baza-Kolektor (BC). Tranzistori rade u tri regiona: isključen (cutoff), aktivno (amplifikacija) i zasićen (saturacija).
Kada tranzistori rade u aktivnom regionu, oni deluju kao pojačavači, povećavajući snagu ulaznog signala bez značajne promene. Ovo ponašanje je posledica kretanja nosilaca naboja. Razmotrimo npn bipolarni spojni tranzistor (BJT) podešen da radi u aktivnom regionu, gde je spojnica BE napajana unaprijed, a spojnica BC napajana obrnuto.
U npn tranzistoru, emitter je jako dopiran, baza slabo dopirana, a kolektor umjereno dopiran. Baza je uska, dok je emitter širok, a kolektor najširi.
Napajanje unaprijed između terminala baze i emitera uzrokuje da mali struja bazna (IB) teče u regiju baze. Ova struja obično iznosi mikroamper (μA), jer je VBE tipično oko 0.6 V.
Ovaj proces može se smatrati kretanjem elektrona iz regije baze ili ubacivanjem rupe u nju. Ubacene rupe privlače elektrone iz emitera, što dovodi do rekompozicije rupe i elektrona.
Međutim, zbog manjeg dopiranja baze u poređenju s emitterom, bit će više elektrona u odnosu na rupe. Stoga, čak i nakon efekta rekompozicije, ostaje mnogo slobodnih elektrona. Ovi elektroni sada prelaze usku regiju baze i kreću ka terminalu kolektora pod uticajem napajanja između terminala kolektora i baze.
Ovo predstavlja ništa drugo do strujni kolektora IC koja teče u kolektor. Iz ovoga se može primetiti da se menjanjem struje koja teče u regiju baze (IB), može dobiti velika varijacija struje kolektora, IC. Ovo je ništa drugo do pojačavanje struje, što vodi zaključku da npn tranzistor koji radi u svom aktivnom regionu deluje kao pojačavač struje. Pripadajuće pojačanje struje matematički se može izraziti kao-
Sada razmotrimo npn tranzistor sa ulaznim signalom primjenjenim između njegovih terminala baze i emitera, dok se izlaz prikuplja preko otpornika opterećenja RC, povezanog između terminala kolektora i baze, kako je prikazano na Slici 2.
Sada razmotrimo npn tranzistor sa ulaznim signalom primjenjenim između njegovih terminala baze i emitera, dok se izlaz prikuplja preko otpornika opterećenja RC, povezanog između terminala kolektora i baze, kako je prikazano na Slici 2.
Dodatno, napomenimo da se tranzistor uvijek osigurava da radi u svom aktivnom regionu korišćenjem odgovarajućih napajanja, V EE i VBC. Ovdje, mala promena ulaznog napona Vin vidljivo menja struju emitera IE, jer je otpor ulazne šeme nizak (zbog uslova napajanja unaprijed).
Ovo na svojoj strani menja struju kolektora skoro u istom opsegu zbog činjenice da je magnituda struje baze vrlo mala za razmatrani slučaj. Ova velika promena u IC uzrokuje veliki pad napona preko otpornika opterećenja RC, što je ništa drugo do izlazni napon.
Stoga se dobija pojačan verzija ulaznog napona preko izlaznih terminala uređaja, što vodi zaključku da kola deluje kao pojačavač napona. Matematički izraz za pojačanje napona povezan sa ovim fenomenom dat je formulom
Iako je objašnjenje dato za npn BJT, slična analogija važi i za pnp BJT-e. Na istim temeljima, može se objasniti pojačavajuće djelovanje drugih vrsta tranzistora, poput poluprovodničkog efektnog tranzistora (FET). Takođe, treba napomenuti da postoji mnogo varijacija pojačavajućih kola tranzistora, poput
Prvi set: Konfiguracija zajedničke baze/vrata, konfiguracija zajedničkog emitera/izvora, konfiguracija zajedničkog kolektora/draina
Drugi set: Pojačavači klase A, Pojačavači klase B, Pojačavači klase C, Pojačavači klase AB
Treći set: Jednostepeni pojačavači, Višestepeni pojačavači, itd. Međutim, osnovni princip rada ostaje isti.
