Înțelegerea configurației de bază comune în BJT-uri

În această secțiune vom analiza configurația bazei comune BJT și vom învăța despre caracteristicile punctului său de conducere, curentul de saturație inversă, tensiunea de la bază la emițător și vom evalua parametrii printr-un exemplu practic rezolvat. În părțile ulterioare vom analiza, de asemenea, modul de configurare a unui circuit amplificator de bază comună

Introducere

Simbolurile și adnotările utilizate pentru a reprezenta configurația de bază comună a tranzistorului în majoritatea
cărțile și ghidurile tipărite în aceste zile pot fi observate în figura de mai jos. Fig. 3.6 Acest lucru poate fi valabil atât pentru tranzistoarele pnp, cât și pentru cele npn.

Figura 3.6

3.4 Ce este configurația Common-Base

Termenul „bază comună” apare din faptul că aici baza este comună atât etapelor de intrare cât și de ieșire ale aranjamentului.

Mai mult, baza devine în mod obișnuit terminalul cel mai apropiat de sau la potențialul solului.

De-a lungul conversației noastre aici, toate direcțiile actuale (ampere) vor fi luate în raport cu direcția convențională (de gaură) a fluxului și nu cu direcția fluxului de electroni.

Această selecție a fost decisă în principal cu îngrijorarea că cantitatea mare de documente oferite la organizațiile academice și comerciale implementează fluxul convențional, iar săgețile din fiecare reprezentare electronică posedă o cale identificată cu această convenție specifică.

Pentru orice tranzistor bipolar:

Marcajul săgeții din simbolul grafic descrie direcția de curgere a curentului emițătorului (flux convențional) pe tranzistor.

Fiecare dintre direcțiile curente (Amp) prezentate în Fig. 3.6 sunt direcțiile autentice, caracterizate prin selectarea debitului convențional. Observați în fiecare caz că IE = IC + IB.

Observați în plus că polarizarea (sursele de tensiune) implementate sunt special pentru a stabili curentul în direcția specificată pentru fiecare dintre canale. Adică, comparați direcția IE cu polaritatea sau VEE pentru fiecare configurație și, de asemenea, comparați direcția IC cu polaritatea VCC.

Pentru a ilustra în mod cuprinzător acțiunile unei unități cu trei terminale, de exemplu amplificatoare de bază comună în Fig. 3.6, necesită 2 seturi de proprietăți - unul pentru punctul de conducere sau factori de intrare și celălalt pentru ieșire secțiune.

Setul de intrare pentru amplificatorul de bază comun așa cum este afișat în Fig. 3.7 aplică un curent de intrare (IE) la o intrare
(VBE) pentru o gamă variată de tensiuni de ieșire (VCB).

set de ieșire aplică un curent de ieșire (IC) pentru o tensiune de ieșire (VCB) pentru o gamă variată de curent de intrare (IE), așa cum se arată în Fig. 3.8. Ieșirea sau grupul de caracteristici ale colectorului posedă 3 elemente fundamentale de interes, așa cum se arată în Fig. 3.8: regiunile active, cutoff și saturare . Regiunea activă va fi regiunea de obicei utilă pentru amplificatoarele liniare (nedistorsionate). Specific:

În regiunea activă, joncțiunea colector-bază va fi polarizată invers, în timp ce joncțiunea bază-emițător este polarizată înainte.

Regiunea activă este caracterizată de configurațiile de polarizare, așa cum este indicat în Fig. 3.6. La capătul inferior al regiunii active, curentul emițătorului (IE) va fi zero, curentul colectorului se află în această situație pur și simplu ca rezultat al curentului de saturație inversă ICO, așa cum este ilustrat în Fig. 3.8.

ICO-ul actual este atât de neglijabil (microamperi) ca dimensiune în comparație cu scara verticală a IC (miliamperi) încât se prezintă practic pe aceeași linie orizontală ca IC = 0.

Considerațiile de circuit care sunt prezente când IE = 0 pentru configurarea bazei comune pot fi văzute în Fig. 3.9. Adnotarea aplicată cel mai adesea pentru ICO pe fișele tehnice și fișele tehnice este așa cum se arată în Fig. 3.9, ICBO. Datorită metodelor superioare de proiectare, gradul ICBO pentru tranzistoarele de uz general (în special siliciu) în intervalele de putere mică și medie este în mod normal atât de mic încât influența sa ar putea fi trecută cu vederea.

Acestea fiind spuse, pentru dispozitivele de putere mai mari, ICBO ar putea continua să apară în gama de microampere. Mai mult, amintiți-vă că ICBO, la fel ca Este în cazul diodelor (ambele sunt curenți de scurgere inversă) ar putea fi vulnerabili la schimbările de temperatură.

La temperaturi crescute, impactul ICBO poate avea un aspect crucial, deoarece poate crește rapid rapid ca răspuns la creșterea temperaturii.

Rețineți în Fig. 3.8, deoarece curentul emițătorului crește peste zero, curentul colectorului urcă la un nivel echivalent în primul rând cu cel al curentului emițătorului stabilit de relațiile fundamentale tranzistor-curent.

Observați, de asemenea, că există o influență destul de ineficientă a VCB asupra curentului colectorului pentru regiunea activă. Formele curbate arată evident că o estimare inițială a relației dintre IE și IC în regiunea activă poate fi prezentată ca:

După cum se deduce din titlul propriu-zis, regiunea de tăiere este înțeleasă a fi acea locație în care curentul colectorului este 0 A, așa cum este prezentat în Fig. 3.8. În plus:

În regiunea de întrerupere, joncțiunile colector-bază și bază-emițător ale unui tranzistor tind să fie în modul polarizat invers.

Regiunea de saturație este identificată ca acea secțiune a caracteristicilor din partea stângă a VCB = 0 V. Scara orizontală din această zonă a fost mărită pentru a releva în mod distinct îmbunătățirile remarcabile aduse atributelor din această regiune. Observați creșterea exponențială a curentului colectorului ca răspuns la creșterea tensiunii VCB către 0 V.

Joncțiunile colector-bază și bază-emițător pot fi văzute a fi polarizate înainte în regiunea de saturație.

Caracteristicile de intrare din Fig. 3.7 vă arată că pentru orice magnitudine predeterminată a tensiunii colectorului (VCB), curentul emițătorului crește într-un mod care poate semăna puternic cu cel al caracteristicilor diodei.

De fapt, efectul creșterii VCB tinde să fie atât de minim asupra caracteristicilor încât, pentru orice evaluare preliminară, diferența cauzată de variațiile VCB ar putea fi ignorată, iar caracteristicile ar putea fi reprezentate efectiv după cum se arată în Fig. 3.10a de mai jos.

Prin urmare, dacă folosim tehnica liniară în bucăți, aceasta va produce caracteristicile prezentate în Fig. 3.10b.

Luând acest nivel în sus și ignorând panta curbei și, în consecință, rezistența generată datorită unei joncțiuni polarizate înainte va duce la caracteristicile afișate în Fig. 3.10c.

Pentru toate investigațiile viitoare care ar fi discutate pe acest site web, proiectarea echivalentă din Fig. 3.10c va fi exercitată pentru toate evaluările de curent continuu ale circuitelor tranzistorului. Adică, ori de câte ori un BJT se află în starea „conducătoare”, tensiunea de la bază la emițător va fi considerată așa cum este exprimată în următoarea ecuație: VBE = 0,7 V (3.4).

Pentru a spune altfel, influența modificărilor valorii VCB împreună cu panta caracteristicilor de intrare vor tinde să fie trecute cu vederea pe măsură ce depunem efortul de a evalua configurațiile BJT în așa fel încât să ne ajute să dobândim o aproximare optimă spre răspunsul real, fără a ne implica prea mult pe noi înșine cu parametri care pot avea o semnificație mai mică.

Figura 3.10

Cu toții ar trebui să apreciem pe deplin afirmația exprimată în caracteristicile de mai sus din Fig. 3.10c. Ei definesc că, cu tranzistorul în starea „pornit” sau activ, tensiunea care se deplasează de la bază la emițător va fi de 0,7 V pentru orice cantitate de curent al emițătorului, astfel cum este reglementată de rețeaua de circuite externe asociată.

Pentru a fi mai precis, pentru orice experimentare inițială cu un circuit BJT în configurația de curent continuu, utilizatorul poate defini acum rapid că tensiunea de la bază la emițător este de 0,7 V în timp ce dispozitivul se află în regiunea activă - acest lucru poate fi considerat ca fiind un linia de jos crucială pentru toată analiza DC care ar fi discutată în articolele noastre viitoare ..

Rezolvarea unui exemplu practic (3.1)

În secțiunile de mai sus am aflat ce este configurația comună-bază despre relația dintre curentul de bază I C și emițătorul de curent I ESTE unui BJT în secțiunea 3.4. Cu referire la acest articol, putem proiecta acum o configurație care să permită BJT să amplifice curentul, așa cum este reprezentat în Fig 3.12 de mai jos circuitul amplificatorului de bază comună.

Dar, înainte de a investiga acest lucru, ar fi important pentru noi să învățăm ce este alfa (α).

Alfa (a)

Într-o configurație comună de bază BJT în modul DC, datorită efectului operatorilor majoritari, actualul I C și eu ESTE formează o relație exprimată prin cantitatea alfa și prezentată ca:

A DC = Eu C / Eu ESTE -------------------- (3,5)

unde eu C și eu ESTE sunt nivelurile actuale la punctul de operare . Deși caracteristica de mai sus identifică faptul că α = 1, în dispozitivele și experimentele reale această cantitate ar putea fi situată oriunde în jurul valorii de 0,9 până la 0,99, iar în majoritatea cazurilor aceasta se va apropia de valoarea maximă a intervalului.

Datorită faptului că aici alfa este definit în mod specific pentru transportatorii majoritari, Ec. 3.2 pe care le învățasem în capitolele anterioare acum poate fi scris ca:

Referindu-ne la caracteristică în graficul Fig 3.8 , cand eu ESTE = 0 mA, I C valoarea devine în consecință = I CBO.

Cu toate acestea, din discuțiile noastre anterioare știm că nivelul de I CBO este adesea minimă și, prin urmare, devine aproape neidentificabilă în graficul de la 3.8.

Adică, ori de câte ori eu ESTE = 0 mA în graficul menționat mai sus, I C se transformă și în 0 mA pentru V CB gama de valori.

Când luăm în considerare un semnal de curent alternativ, în care punctul de operație se deplasează peste curba caracteristică, un alfa alternativ poate fi scris ca:

Există câteva nume formale date ac alfa care sunt: bază comună, factor de amplificare, scurtcircuit. Motivele pentru aceste nume vor deveni mai evidente în capitolele viitoare în timp ce vor evalua circuite echivalente ale BJT-urilor.

În acest moment putem constata că ecuația 3.7 de mai sus confirmă faptul că o variație relativ modestă a curentului colectorului este împărțită la schimbarea rezultată în I ESTE , în timp ce colector-la-bază este la o magnitudine constantă.

În condiții majoritare, cantitatea de A și și A DC sunt aproape egale permițând un schimb de mărimi între ele.

Amplificator Common-Base

Poluarea DC nu este prezentată în figura de mai sus, deoarece intenția noastră reală este de a analiza numai răspunsul alternativ.

După cum am aflat în postările noastre anterioare cu privire la configurație de bază comună , rezistența de intrare ca indicată în Fig 3.7 pare destul de minimă și variază de obicei într-un interval de 10 și 100 ohmi. În timp ce în același capitol am văzut și în Fig 3.8, rezistența de ieșire într-o rețea de bază comună pare semnificativ ridicată, care ar putea varia de obicei în intervalul de 50 k la 1 M Ohm.

Aceste diferențe în valorile rezistenței se bazează în principal pe joncțiunea polarizată înainte care apare pe partea de intrare (între bază la emițător), iar joncțiunea polarizată inversă apare pe partea de ieșire între bază și colector.

Prin aplicarea unei valori tipice de 20 Ohmi (așa cum este prezentat în figura de mai sus) pentru rezistența de intrare și 200mV pentru tensiunea de intrare, putem evalua nivelul de amplificare sau intervale la partea de ieșire prin următorul exemplu rezolvat:

Astfel, amplificarea tensiunii la ieșire poate fi găsită rezolvând următoarea ecuație:

Aceasta este o valoare tipică de amplificare a tensiunii pentru orice circuit BJT de bază comună care ar putea varia între 50 și 300. Pentru o astfel de rețea, amplificarea curentului IC / IE este întotdeauna mai mică de 1, deoarece IC = alfaIE, iar alfa este întotdeauna mai mică de 1.

În experimentele preliminare acțiunea amplificatoare fundamentală a fost introdusă printr-un transfer de curent Eu de la un minim la un rezistenţă circuit.

Relația dintre cele două fraze italice din propoziția de mai sus a dus de fapt la termenul de tranzistor:

trans face + re sistor = tranzistor.

În următorul tutorial vom discuta despre amplificatorul Common-Emitter

Referinţă: https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base