Разбиране на общата конфигурация на базата в BJT

В този раздел ще анализираме конфигурацията на BJT с обща база и ще научим по отношение на характеристиките на точката на задвижване, обратния ток на насищане, напрежението от база към емитер и ще оценим параметрите чрез практически решен пример. В следващите части ще анализираме и как да конфигурираме схема на усилвател с обща база

Въведение

Символите и поясненията, използвани за представяне на общата конфигурация на транзистора в повечето от
книгите и ръководствата, отпечатани в наши дни, могат да се видят на показаната по-долу Фиг. 3.6 Това може да е вярно както за pnp, така и за npn транзистори.

Фигура 3.6

3.4 Какво представлява конфигурацията Common-Base

Терминът „обща база“ произтича от факта, че тук основата е обща както за входните, така и за изходните етапи на споразумението.

Освен това, основата обикновено се превръща в терминал, най-близък до или при земния потенциал.

По време на нашия разговор тук, всички текущи (ампер) посоки ще бъдат взети по отношение на конвенционалната (дупка) посока на потока, а не посоката на електронния поток.

Този избор е решен главно със загрижеността, че голямото количество документи, предлагани в академични и търговски организации, прилага конвенционален поток, а стрелките във всяко електронно представяне имат път, идентифициран с тази конкретна конвенция.

За всеки биполярен транзистор:

Стрелката в графичния символ описва посоката на потока на емитерния ток (конвенционален поток) през транзистора.

Всяка от посоките на тока (Amp), показани на фиг. 3.6, са истинските посоки, както се характеризира с избора на конвенционален поток. Забележете във всеки случай, че IE = IC + IB.

Забележете допълнително, че приложените отклонения (източници на напрежение) са специално за установяване на тока в посоката, посочена за всеки от каналите. Значение, сравнете посоката на IE с полярността или VEE за всяка конфигурация, а също така сравнете посоката на IC с полярността на VCC.

За да илюстрира изчерпателно действията на три-терминална единица, например усилватели с обща база на фиг. 3.6, изисква 2 комплекта свойства - един за точка на шофиране или входни фактори, а другият за изход раздел.

Входният комплект за усилвателя с обща база, както е показано на фиг. 3.7, прилага входен ток (IE) към вход
напрежение (VBE) за различни диапазони на изходното напрежение (VCB).

The изходен комплект прилага изходен ток (IC) за изходно напрежение (VCB) за различни диапазони на входния ток (IE), както е показано на фиг. 3.8. Изходът или групата характеристики на колектора притежава 3 основни елемента от интерес, както е посочено на фиг. 3.8: активните, граничните и наситените области . Активният регион ще бъде регионът, който обикновено е полезен за линейни (неизкривени) усилватели. По-конкретно:

В рамките на активната област кръстовището колектор-база ще бъде с обратен пристрастие, докато връзката база-емитер е с пристрастие напред.

Активната област се характеризира с конфигурации на отклонения, както е показано на фиг. 3.6. В долния край на активната област емитерният ток (IE) ще бъде равен на нула, колекторният ток е в тази ситуация просто в резултат на обратен ток на насищане ICO, както е показано на фиг. 3.8.

Настоящият ICO е толкова незначителен (микроампери) по размер в сравнение с вертикалната скала на IC (милиампера), че се представя практически на същата хоризонтална линия като IC = 0.

Съображенията за веригата, които са налице, когато IE = 0 за настройката на общата база, могат да се видят на фиг. 3.9. Анотацията, която най-често се прилага за ICO в таблици с данни и спецификации, е посочена на фиг. 3.9, ICBO. Поради превъзходните методи за проектиране, степента на ICBO за транзистори с общо предназначение (особено силиций) в диапазоните с ниска и средна мощност обикновено е толкова минимална, че влиянието му може да бъде пренебрегнато.

Като каза това, за по-мощни устройства ICBO може да продължи да се показва в диапазона на микроамперите. Освен това, не забравяйте, че ICBO, точно като Е в случай на диоди (и двата са обратни токове на изтичане) могат да бъдат уязвими от промени в температурата.

При повишени температури въздействието на ICBO може да се окаже ключов аспект, тъй като може да се повиши значително бързо в отговор на повишаване на температурата.

Внимавайте на фиг. 3.8, когато емитерният ток се покачва над нулата, колекторният ток се издига до ниво, първоначално еквивалентно на това на емитерния ток, установено от основните връзки транзистор-ток.

Забележете също така, че има доста неефективно влияние на VCB върху колекторния ток за активния регион. Извитите форми очевидно разкриват, че първоначалната оценка на връзката между IE и IC в активния регион може да бъде представена като:

Както се извлича от самото му заглавие, граничната зона се разбира като мястото, където токът на колектора е 0 А, както е показано на фиг. 3.8. Освен това:

В пресечната зона кръстовището на колектор-база и база-емитер на транзистор обикновено е в режим на обратното пристрастие.

Областта на насищане се идентифицира като тази част от характеристиките в лявата страна на VCB = 0 V. Хоризонталната скала в тази област е увеличена, за да разкрие забележителните подобрения, направени върху атрибутите в този регион. Наблюдавайте експоненциалното нарастване на колекторния ток в отговор на нарастването на напрежението VCB към 0 V.

Може да се види, че кръстовищата колектор-основа и база-емитер са с пристрастие напред в областта на насищане.

Входните характеристики на фиг. 3.7 ви показват, че за всички предварително определени величини на колекторното напрежение (VCB), емитерният ток се увеличава по такъв начин, че може силно да прилича на този на диодните характеристики.

Всъщност ефектът от нарастващата VCB има тенденция да бъде толкова минимален върху характеристиките, че за всяка предварителна оценка разликата, причинена от вариации в VCB, може да бъде пренебрегната и характеристиките могат да бъдат представени в действителност, както е показано на фиг. 3.10a по-долу.

Следователно, ако използваме парче-линейната техника, това ще даде характеристиките, както е разкрито на фиг. 3.10b.

Вдигането на това едно ниво нагоре и пренебрегването на наклона на кривата и съответно съпротивлението, генерирано поради преклонен напред преход, ще доведе до характеристиките, показани на фиг. 3.10в.

За всички бъдещи разследвания, които ще бъдат обсъдени на този уебсайт, еквивалентният дизайн на фиг. 3.10в ще бъде упражнен за всички dc оценки на транзисторните вериги. Това означава, че когато BJT е в състояние на 'провеждане', напрежението от база към емитер ще се счита за изразено в следното уравнение: VBE = 0,7 V (3.4).

Казано по различен начин, влиянието на промените в стойността на VCB заедно с наклона на входните характеристики ще бъде пренебрегвано, тъй като ние полагаме усилия за оценка на конфигурациите на BJT по такъв начин, че да ни помогне да постигнем оптимално приближение към действителен отговор, без да се ангажираме твърде много с параметър, който може да е от по-малко значение.

Фигура 3.10

Всички ние действително трябва да оценим напълно твърдението, изразено в горните характеристики на фиг. 3.10в. Те определят, че при транзистора в „включено“ или активно състояние напрежението, преминаващо от база към емитер, ще бъде 0,7 V за всяко количество ток на емитер, регулиран от свързаната външна верижна мрежа.

За да бъдем по-точни, за всяко първоначално експериментиране с BJT верига в постояннотоковата конфигурация, потребителят вече може бързо да определи, че напрежението през основата към излъчвателя е 0,7 V, докато устройството е в активната област - това може да се счита за изключително от решаващо значение за целия ни анализ на постоянен ток, който ще бъде обсъден в предстоящите ни статии ..

Решаване на практически пример (3.1)

В горните раздели научихме какво е конфигурацията на общата база за връзката между базовия ток I ° С и ток на емитер I Е на BJT в раздел 3.4. С позоваване на тази статия вече можем да проектираме конфигурация, която да позволи на BJT да усилва тока, както е показано на фиг. 3.12 под усилвателната верига с обща база.

Но преди да проучим това, за нас би било важно да научим какво е алфа (α).

Алфа (а)

В конфигурацията на BJT с обща база в режим на постоянен ток, поради ефекта на мнозинството носители, текущият I ° С и аз Е образуват връзка, изразена с количеството алфа и представена като:

а dc = Аз ° С / I Е -------------------- (3,5)

където аз ° С и аз Е са текущите нива в точка на работа . Въпреки че горната характеристика идентифицира, че α = 1, в реални устройства и експерименти това количество може да лежи някъде около 0,9 до 0,99 и в повечето случаи това ще се приближава към максималната стойност на диапазона.

Поради факта, че тук алфата е специално дефинирана за мажоритарните превозвачи, Уравнение 3.2 които бяхме научили в предишни глави сега може да се запише като:

Позовавайки се на характеристика в графика Фиг. 3.8 , когато аз Е = 0 mA, I ° С стойност следователно става = I CBO.

От предишните ни дискусии обаче знаем, че нивото на I CBO често е минимално и следователно става почти неидентифицируемо в графиката на 3.8.

Значение, винаги когато аз Е = 0 mA в гореспоменатата графика, I ° С също се превръща в 0 mA за V CB диапазон от стойности.

Когато разглеждаме променлив сигнал, при който точката на действие преминава през характерната крива, променлив ток алфа може да бъде записан като:

Има няколко официални имена, дадени на ac alpha, които са: обща база, коефициент на усилване, късо съединение. Причините за тези имена ще станат по-очевидни в предстоящите глави, докато се оценяват еквивалентни схеми на BJT.

На този етап можем да открием, че уравнение 3.7 по-горе потвърждава, че относително скромно изменение в колекторния ток се разделя на резултантната промяна в I Е , докато колекторът към базата е с постоянна величина.

В повечето условия количеството на а и и а dc са почти равни, позволявайки обмен на величини помежду си.

Усилвател с обща база

DC пристрастието не е показано на горната фигура, тъй като действителното ни намерение е да анализираме само променливия отговор.

Както научихме в предишните ни публикации относно конфигурация с обща база , входното променливо съпротивление, както е показано на фиг. 3.7, изглежда съвсем минимално и обикновено варира в диапазона от 10 и 100 ома. Докато в същата глава видяхме и на фиг. 3.8, изходното съпротивление в мрежа с обща база изглежда значително високо, което обикновено може да варира в диапазона от 50 k до 1 M Ohm.

Тези разлики в стойностите на съпротивлението се дължат основно на пристрастния преход, който се появява откъм входната страна (между основата към излъчвателя), и обратният пристрастен преход, който се появява на изходната страна между основата и колектора.

Чрез прилагане на типична стойност от 20 ома (както е дадено на горната фигура) за входното съпротивление и 200mV за входно напрежение, можем да оценим ниво на усилване или обхват от изходната страна чрез следния решен пример:

По този начин усилването на напрежението на изхода може да бъде намерено чрез решаване на следното уравнение:

Това е типична стойност на усилване на напрежението за всяка BJT схема с обща база, която може да варира между 50 и 300. За такава мрежа текущото усилване IC / IE винаги е по-малко от 1, тъй като IC = alphaIE, а алфа винаги е по-малко от 1.

В предварителните експерименти основното усилващо действие беше въведено чрез прехвърляне на ток Аз през ниско до високо- съпротива верига.

Връзката между двете курсивни фрази в горното изречение всъщност доведе до термина транзистор:

транс направете + повторно систор = транзистор.

В следващия урок ще обсъдим усилвател Common-Emitter

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