Razumijevanje uobičajene bazne konfiguracije u BJT-ima

Razumijevanje uobičajene bazne konfiguracije u BJT-ima

U ovom ćemo odjeljku analizirati BJT konfiguraciju zajedničke baze i naučiti o njezinim karakteristikama pogonskog mjesta, obrnutoj struji zasićenja, naponu baze do emitora i procijeniti parametre kroz praktično riješen primjer. U kasnijim dijelovima također ćemo analizirati kako konfigurirati krug pojačala zajedničke baze



Uvod

Simboli i napomene korišteni za predstavljanje konfiguracije zajedničke baze tranzistora u većini zemalja
knjige i vodiči tiskani ovih dana mogu se vidjeti na dolje prikazanoj slici 3.6. To može biti točno i za pnp i za npn tranzistore.

Slika 3.6



3.4 Što je Common-Base konfiguracija

Izraz 'zajednička baza' proizlazi iz činjenice da je ovdje baza zajednička i ulaznim i izlaznim fazama aranžmana.

Nadalje, baza u pravilu postaje terminal najbliži ili prizemnom potencijalu.



Tijekom našeg razgovora ovdje, svi trenutni (Amperovi) smjerovi bit će uzeti u odnosu na konvencionalni (rupni) smjer protoka, a ne na smjer protoka elektrona.

Za ovaj se izbor odlučilo uglavnom sa zabrinutošću da velika količina dokumenata koja se nudi u akademskim i komercijalnim organizacijama provodi uobičajeni tok, a strelice u svim elektroničkim prikazima imaju put identificiran s ovom posebnom konvencijom.

Za bilo koji bipolarni tranzistor:

Oznaka strelice u grafičkom simbolu opisuje smjer strujanja emiterske struje (konvencionalni protok) kroz tranzistor.

Svaki od trenutnih (Amp) smjerova prikazanih na slici 3.6 pravi su smjerovi kako ih karakterizira odabir konvencionalnog protoka. U svakom slučaju primijetite da je IE = IC + IB.

Dodatno primijetite da su primijenjeni prednapon (izvori napona) posebno za utvrđivanje struje u smjeru navedenom za svaki od kanala. Što znači, usporedite smjer IE s polaritetom ili VEE za svaku konfiguraciju, a također usporedite smjer IC s polaritetom VCC.

Za sveobuhvatno ilustriranje djelovanja jedinice s tri terminala, na primjer pojačala sa zajedničkom bazom na slici 3.6, zahtijeva 2 skupa svojstava - jedno za točka vožnje ili ulaznih čimbenika, a drugi za izlaz odjeljak.

Ulazni set za pojačalo sa zajedničkom bazom prikazan na slici 3.7 primjenjuje ulaznu struju (IE) na ulaz
napon (VBE) za razne raspone izlaznog napona (VCB).

karakteristike točke vožnje za zajedničku bazu BJT konfiguracije

The izlazni set primjenjuje izlaznu struju (IC) za izlazni napon (VCB) za različite raspone ulazne struje (IE) kao što je prikazano na slici 3.8. Izlaz ili skupina karakteristika kolektora posjeduje 3 temeljna elementa od interesa, kako je istaknuto na slici 3.8: aktivna, granična i zasićena područja . Aktivno područje bit će područje tipično korisno za linearna (neiskrivljena) pojačala. Posebno:

Unutar aktivne regije spoj kolektor-baza bit će obrnuto pristran, dok će spoj baza-emiter biti pristran.

Aktivno područje karakterizira pristranska konfiguracija kako je prikazano na slici 3.6. Na donjem kraju aktivne regije emiterska struja (IE) bit će nula, kolektorska struja je u ovoj situaciji jednostavno kao rezultat reverzne zasićene struje ICO, kao što je prikazano na slici 3.8.

karakteristike kolektora zajedničke baze konfiguracije

Trenutni ICO dimenzija je toliko zanemariv (mikroamperi) u usporedbi s vertikalnom ljestvicom IC (miliampera) da se predstavlja praktički na istoj vodoravnoj liniji kao IC = 0.

Razmatranja sklopova koja su prisutna kada je IE = 0 za postavljanje zajedničke baze mogu se vidjeti na slici 3.9. Napomena koja se najčešće primjenjuje za ICO na podatkovnim listovima i tehničkim listovima je kako je istaknuto na slici 3.9, ICBO. Zahvaljujući vrhunskim metodama dizajna, stupanj ICBO-a za tranzistore opće namjene (posebno silicij) unutar raspona male i srednje snage obično je toliko minimalan da bi se mogao previdjeti njegov utjecaj.

reverzno zasićenje mreže zajedničke baze

Rekavši to, za veće uređaje snagom ICBO bi se mogao nastaviti prikazivati ​​u opsegu mikroampera. Nadalje, zapamtite taj ICBO, baš kao i Je u slučaju dioda (obje su reverzne struje curenja) mogu biti osjetljive na promjene temperature.

U povišenim temperaturama utjecaj ICBO-a može rezultirati presudnim aspektom jer se može znatno brzo povećati kao odgovor na povišenje temperature.

Na slici 3.8 imajte na umu kako se emitorska struja povećava iznad nule, kolektorska struja raste do razine koja je primarno ekvivalentna razini emiterske struje utvrđene temeljnim odnosima tranzistor-struja.

Također primijetite da postoji prilično neučinkovit utjecaj VCB-a na struju kolektora za aktivno područje. Zakrivljeni oblici očito otkrivaju da se početna procjena odnosa IE i IC u aktivnoj regiji može predstaviti kao:

Kao što se zaključuje iz samog naslova, pod graničnim područjem podrazumijeva se mjesto gdje je kolektorska struja 0 A, kako je prikazano na slici 3.8. Nadalje:

U presječenom području spojevi kolektor-baza i baza-emiter tranzistora imaju tendenciju da budu u načinu obrnutog pristranosti.

Područje zasićenja identificirano je kao onaj dio karakteristika s lijeve strane VCB = 0 V. Horizontalna ljestvica u ovom području povećana je kako bi se jasno otkrila izuzetna poboljšanja na atributima u ovom području. Promatrajte eksponencijalni porast struje kolektora kao odgovor na porast napona VCB prema 0 V.

Može se vidjeti da su spojevi kolektor-baza i baza-emiter usmjereni prema naprijed u području zasićenja.

Ulazne karakteristike sa slike 3.7 pokazuju vam da se za bilo koju unaprijed određenu veličinu napona kolektora (VCB), emiterska struja povećava na takav način koji može jako nalikovati karakteristikama dioda.

Zapravo, učinak rastućeg VCB-a nastoji biti toliko minimalan na karakteristike da bi se za bilo koju preliminarnu procjenu mogla zanemariti razlika uzrokovana varijacijama VCB-a, a karakteristike bi mogle biti zapravo predstavljene kako je prikazano na slici 3.10a u nastavku.

Ako se stoga poslužimo tehnikom komadno-linearno, to će proizvesti karakteristike kao što je prikazano na slici 3.10b.

Podizanjem ove razine i zanemarivanjem nagiba krivulje i posljedično otpora koji nastaje uslijed unaprijed pristranog spoja, doći će do karakteristika prikazanih na slici 3.10c.

Za sva buduća ispitivanja o kojima će se raspravljati na ovom web mjestu, primijenit će se ekvivalentni dizajn sa slike 3.10c za sve dc procjene tranzistorskih krugova. Što znači, kad god je BJT u 'provodnom' statusu, smatrat će se da se napon baze do emitora izražava u sljedećoj jednadžbi: VBE = 0,7 V (3.4).

Drugim riječima, utjecaj promjena vrijednosti VCB-a zajedno s nagibom ulaznih karakteristika nastojat će se zanemariti jer se trudimo procijeniti BJT-konfiguracije na takav način koji nam može pomoći da postignemo optimalnu aproksimaciju prema stvarni odgovor, bez previše sudjelovanja s parametrom koji može biti manje važan.

Slika 3.10

Svi bismo zapravo trebali temeljito cijeniti tvrdnju izraženu u gornjim karakteristikama slike 3.10c. Oni definiraju da će s tranzistorom u 'uključenom' ili aktivnom stanju napon koji se kreće od baze do emitora biti 0,7 V za bilo koju količinu emiterske struje regulirane pridruženom vanjskom mrežom kruga.

Točnije, za svako početno eksperimentiranje s BJT krugom u konfiguraciji istosmjerne struje, korisnik sada može brzo definirati da je napon kroz bazu do emitora 0,7 V dok je uređaj u aktivnom području - to se može smatrati izuzetno dno za cijelu našu analizu istosmjerne struje o kojoj ćemo raspravljati u sljedećim člancima

Rješavanje praktičnog primjera (3.1)

U gornjim odjeljcima naučili smo što je konfiguracija zajedničke baze o odnosu između osnovne struje I C i emiterska struja I JE BJT-a u odjeljku 3.4. Pozivajući se na ovaj članak, sada možemo dizajnirati konfiguraciju koja će BJT-u omogućiti pojačanje struje, kao što je prikazano na slici 3.12 ispod kruga pojačala zajedničke baze.

Ali prije nego što to istražimo, bilo bi nam važno naučiti što je alfa (α).

Alfa (a)

U BJT konfiguraciji zajedničke baze u jednosmjernom modu, zbog učinka većinskih nosača, trenutni I C i ja JE tvore odnos izražen količinom alfa i predstavljen kao:

a dc = Ja C / I JE -------------------- (3,5)

gdje ja C i ja JE su trenutne razine na točka rada . Iako gornja karakteristika identificira da je α = 1, u stvarnim uređajima i eksperimentima ta bi količina mogla ležati negdje oko 0,9 do 0,99, a u većini slučajeva to bi se približavalo maksimalnoj vrijednosti raspona.

S obzirom na činjenicu da je ovdje alfa posebno definirana za većinske prijevoznike, Jednadžba 3.2 koje smo naučili u prethodna poglavlja sada se može zapisati kao:

alfa u zajedničkom baznom pojačalu

Pozivajući se na karakteristika na grafikonu slika 3.8 , kada ja JE = 0 mA, I C vrijednost posljedično postaje = I CBO.

Međutim, iz naših prethodnih rasprava znamo da je razina I CBO je često minimalan, pa stoga postaje gotovo neidentificiran na grafikonu 3.8.

Što znači, kad god ja JE = 0 mA u gore spomenutom grafikonu, I C također se pretvara u 0 mA za V CB raspon vrijednosti.

Kada uzmemo u obzir izmjenični signal, pri kojem radna točka putuje preko karakteristične krivulje, izmjenični alfa može se zapisati kao:

alfa izmjenična konstanta

Postoji nekoliko formalnih imena koja daju ac alfa, a to su: zajednička baza, faktor pojačanja, kratki spoj. Razlozi za ova imena postat će jasniji u sljedećim poglavljima tijekom ocjenjivanja ekvivalentnih sklopova BJT-ova.

U ovom trenutku možemo pronaći da gornja jednadžba 3.7 potvrđuje da se relativno skromna varijacija struje kolektora dijeli s rezultirajućom promjenom u I JE , dok je kolektor do baze konstantne veličine.

U većini uvjeta količina a i i a dc su gotovo jednake dopuštajući međusobnu razmjenu veličina.

Pojačalo sa zajedničkom bazom

Osnovno djelovanje pojačanja napona konfiguracije zajedničke baze.

Nepristranost istosmjerne struje nije prikazana na gornjoj slici, jer je naša stvarna namjera analizirati samo izmjenični odgovor.

Kao što smo saznali u našim ranijim postovima u vezi s konfiguracija zajedničke baze , ulazni izmjenični otpor kao što je prikazano na slici 3.7 izgleda prilično minimalan i tipično varira u rasponu od 10 i 100 ohma. Dok smo u istom poglavlju vidjeli i na slici 3.8, izlazni otpor u mreži zajedničke baze izgleda značajno visok, koji bi mogao tipično varirati u rasponu od 50 k do 1 M Ohm.

Te razlike u vrijednostima otpora u osnovi su zbog unaprijed pristranog spoja koji se pojavljuje na ulaznoj strani (između baze do emitera) i obrnutog pristranog spoja koji se pojavljuje na izlaznoj strani između baze i kolektora.

Primjenom tipične vrijednosti od recimo 20 Ohma (kao što je dato na gornjoj slici) za ulazni otpor i 200mV za ulazni napon, možemo procijeniti razina pojačanja ili opseg na izlaznoj strani kroz sljedeći riješeni primjer:

Dakle, pojačanje napona na izlazu može se naći rješavanjem sljedeće jednadžbe:

Ovo je tipična vrijednost pojačanja napona za bilo koji zajednički osnovni BJT krug koji bi mogao varirati između 50 i 300. Za takvu mrežu, trenutno pojačanje IC / IE je uvijek manje od 1, budući da je IC = alphaIE, a alfa je uvijek manja od 1.

U preliminarnim pokusima osnovno pojačavajuće djelovanje uvedeno je kroz prijenos trenutne Ja preko niskog do visokog- otpornost sklop.

Odnos između dvije kurzivne fraze u gornjoj rečenici zapravo je rezultirao pojmom tranzistor:

trans učiniti + re sistor = tranzistor.

U sljedećem uputstvu razgovarat ćemo o pojačivaču zajedničkog zračenja

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




Prethodno: Bipolarni spojni tranzistor (BJT) - konstrukcija i operativni detalji Dalje: Pojačalo s uobičajenim emiterima - karakteristike, pristranost, riješeni primjeri