Compreendendo a configuração de base comum em BJTs

Nesta seção vamos analisar a configuração de base comum do BJT e aprender sobre suas características de ponto de acionamento, corrente de saturação reversa, tensão de base para emissor e avaliar os parâmetros através de um exemplo prático resolvido. Nas partes posteriores, também analisaremos como configurar um circuito amplificador de base comum

Introdução

Os símbolos e anotações utilizados para representar a configuração de base comum do transistor na maioria dos
os livros e guias impressos hoje em dia podem ser testemunhados na Fig. 3.6 abaixo. Isso pode ser verdadeiro para os transistores pnp e npn.

Figura 3.6

3.4 O que é a configuração de base comum

O termo 'base comum' surge do fato de que aqui a base é comum aos estágios de entrada e saída do arranjo.

Além disso, a base normalmente se torna o terminal mais próximo ou no potencial de terra.

Ao longo de nossa conversa aqui, todas as direções da corrente (Ampère) serão tomadas em relação à direção convencional (buraco) do fluxo e não à direção do fluxo de elétrons.

Esta seleção foi decidida principalmente com a preocupação de que a grande quantidade de documentos oferecidos em organizações acadêmicas e comerciais implemente o fluxo convencional, e as setas em todas as representações eletrônicas possuam um caminho identificado com esta convenção específica.

Para qualquer transistor bipolar:

A marca de seta no símbolo gráfico descreve a direção do fluxo da corrente do emissor (fluxo convencional) através do transistor.

Cada uma das direções de corrente (Amp) mostradas na Fig. 3.6 são direções genuínas, conforme caracterizadas pela seleção de fluxo convencional. Observe em cada caso que IE = IC + IB.

Observe, adicionalmente, que a polarização (fontes de tensão) implementada é especificamente para determinar a corrente na direção especificada para cada um dos canais. Ou seja, compare a direção do IE com a polaridade ou VEE para cada configuração, e também compare a direção do IC com a polaridade do VCC.

Para ilustrar de forma abrangente as ações de uma unidade de três terminais, por exemplo, o amplificadores de base comum na Fig. 3.6, exige 2 conjuntos de propriedades - um para o ponto de direção ou fatores de entrada e o outro para o resultado seção.

O conjunto de entrada para o amplificador de base comum, conforme exibido na Fig. 3.7, aplica uma corrente de entrada (IE) a uma entrada
tensão (VBE) para uma variedade de faixas de tensão de saída (VCB).

O conjunto de saída aplica uma corrente de saída (IC) para uma tensão de saída (VCB) para uma variedade de faixas de corrente de entrada (IE), conforme demonstrado na Fig. 3.8. A saída, ou conjunto de características do coletor, possui 3 elementos fundamentais de interesse, conforme apontado na Fig. 3.8: as regiões ativa, de corte e de saturação . A região ativa será a região tipicamente útil para amplificadores lineares (não distorcidos). Especificamente:

Dentro da região ativa, a junção coletor-base terá polarização reversa, enquanto a junção base-emissor terá polarização direta.

A região ativa é caracterizada pelas configurações de polarização conforme indicado na Fig. 3.6. Na extremidade inferior da região ativa, a corrente do emissor (IE) será zero, a corrente do coletor está nesta situação simplesmente como resultado da corrente de saturação reversa ICO, conforme ilustrado na Fig. 3.8.

O ICO atual é tão desprezível (microamperes) em dimensão em comparação com a escala vertical de IC (miliamperes) que se apresenta praticamente na mesma linha horizontal que IC = 0.

As considerações de circuito que estão presentes quando IE = 0 para a configuração da base comum podem ser vistas na Fig. 3.9. A anotação mais frequentemente aplicada para ICO em folhas de dados e folhas de especificações é a indicada na Fig. 3.9, ICBO. Por conta dos métodos de projeto superiores, o grau de ICBO para transistores de uso geral (particularmente silício) dentro das faixas de potência baixa e média é normalmente tão mínimo que sua influência poderia ser negligenciada.

Dito isso, para dispositivos de maior potência, o ICBO pode continuar a aparecer na faixa de microamperes. Além disso, lembre-se de que o ICBO, assim como É no caso de diodos (ambos são correntes de fuga reversa) podem ser vulneráveis ​​a mudanças de temperatura.

Em temperaturas elevadas, o impacto do ICBO pode ser um aspecto crucial, pois pode aumentar significativamente rapidamente em resposta às elevações de temperatura.

Esteja ciente na Fig. 3.8, conforme a corrente do emissor sobe acima de zero, a corrente do coletor sobe para um nível basicamente equivalente ao da corrente do emissor, conforme estabelecido pelas relações transistor-corrente fundamentais.

Observe também que há uma influência bastante ineficaz do VCB na corrente do coletor para a região ativa. As formas curvas evidentemente revelam que uma estimativa inicial para a relação entre IE e IC na região ativa pode ser apresentada como:

Conforme deduzido do próprio título, entende-se por região de corte aquele local onde a corrente do coletor é 0 A, conforme apresentado na Fig. 3.8. Além disso:

Na região de corte, as junções coletor-base e base-emissor de um transistor tendem a estar no modo polarizado reverso.

A região de saturação é identificada como aquela seção das características no lado esquerdo de VCB = 0 V. A escala horizontal nesta área foi ampliada para revelar distintamente as melhorias notáveis ​​feitas nos atributos nesta região. Observe o aumento exponencial na corrente do coletor em resposta ao aumento da tensão VCB em direção a 0 V.

As junções coletor-base e base-emissor podem ser vistas como polarização direta na região de saturação.

As características de entrada da Fig. 3.7 mostram que, para quaisquer magnitudes predeterminadas de tensão do coletor (VCB), a corrente do emissor aumenta de tal maneira que pode se assemelhar fortemente às características do diodo.

Na verdade, o efeito de um VCB crescente tende a ser tão mínimo nas características que, para qualquer avaliação preliminar, a diferença causada por variações no VCB pode ser desconsiderada e as características podem ser realmente representadas como demonstrado na Fig. 3.10a abaixo.

Portanto, se utilizarmos a técnica linear por partes, isso produzirá as características reveladas na Fig. 3.10b.

Levar este nível para cima e desconsiderar a inclinação da curva e, conseqüentemente, a resistência gerada devido a uma junção polarizada para frente levará às características mostradas na Fig. 3.10c.

Para todas as investigações futuras que serão discutidas neste site, o projeto equivalente da Fig. 3.10c será exercido para todas as avaliações cc de circuitos de transistor. Ou seja, sempre que um BJT estiver no estado “condutor”, a tensão base-emissor será considerada conforme expressa na seguinte equação: VBE = 0,7 V (3,4).

Em outras palavras, a influência das mudanças no valor de VCB junto com a inclinação das características de entrada tenderá a ser negligenciada conforme fazemos um esforço para avaliar as configurações de BJT de tal forma que pode nos ajudar a adquirir uma aproximação ideal para o resposta real, sem nos envolvermos muito com parâmetros que podem ser de menor importância.

Figura 3.10

Todos nós deveríamos realmente apreciar completamente a afirmação expressa nas características acima da Fig. 3.10c. Eles definem que com o transistor na condição “ligado” ou ativo, a tensão passando da base para o emissor será de 0,7 V para qualquer quantidade de corrente do emissor, conforme regulado pela rede de circuito externo associada.

Para ser mais preciso, para qualquer experimentação inicial com um circuito BJT na configuração CC, o usuário pode agora definir rapidamente que a tensão da base para o emissor é de 0,7 V enquanto o dispositivo está na região ativa - isso pode ser considerado extremamente resultados cruciais para todas as nossas análises DC, que seriam discutidas em nossos próximos artigos.

Resolvendo um Exemplo Prático (3.1)

Nas seções acima, aprendemos o que é a configuração de base comum sobre a relação entre a corrente de base I C e emissor atual I É de um BJT na seção 3.4. Com referência a este artigo, podemos agora projetar uma configuração que permitiria ao BJT amplificar a corrente, conforme representado na Fig 3.12 abaixo do circuito amplificador de base comum.

Mas antes de investigar isso, seria importante aprendermos o que é alfa (α).

Alfa (a)

Em uma configuração BJT de base comum no modo DC, devido ao efeito das portadoras majoritárias, a corrente I C e eu É forma uma relação expressa pela quantidade alfa e apresentada como:

uma dc = Eu C / EU É -------------------- (3,5)

onde eu C e eu É são os níveis atuais no ponto de operação . Embora a característica acima identifique que α = 1, em dispositivos e experimentos reais, essa quantidade pode ficar em qualquer lugar em torno de 0,9 a 0,99 e, na maioria dos casos, isso estaria se aproximando do valor máximo da faixa.

Devido ao fato de que aqui alfa é especificamente definido para a maioria das operadoras, o Eq 3.2 que aprendemos no capítulos anteriores agora pode ser escrito como:

Referindo-se ao característica no gráfico Fig 3.8 , quando eu É = 0 mA, I C valor consequentemente se torna = I CBO.

No entanto, a partir de nossas discussões anteriores, sabemos que o nível de I CBO geralmente é mínimo e, portanto, torna-se quase não identificável no gráfico de 3.8.

Ou seja, sempre que eu É = 0 mA no gráfico acima mencionado, I C também se transforma em 0 mA para o V CB faixa de valores.

Quando consideramos um sinal ac, em que o ponto de operação percorre a curva característica, um alfa ac pode ser escrito como:

Existem alguns nomes formais dados a um alfa, que são: base comum, fator de amplificação, curto-circuito. As razões para esses nomes ficarão mais evidentes nos próximos capítulos, ao avaliar os circuitos equivalentes dos BJTs.

Neste ponto, podemos descobrir que a Eq 3.7 acima confirma que uma variação relativamente modesta na corrente do coletor é dividida pela mudança resultante em I É , enquanto o coletor para a base está em uma magnitude constante.

Na maioria das condições, a quantidade de uma e e uma dc são quase iguais, permitindo uma troca de magnitudes entre si.

Amplificador de base comum

A polarização CC não é mostrada na figura acima, pois nossa intenção real é analisar apenas a resposta CA.

Como aprendemos em nossas postagens anteriores sobre configuração de base comum , a resistência CA de entrada indicada na Fig 3.7 parece mínima e varia normalmente entre 10 e 100 ohm. Embora no mesmo capítulo também vimos na Figura 3.8, a resistência de saída em uma rede de base comum parece significativamente alta, o que pode variar normalmente na faixa de 50 k a 1 M Ohm.

Essas diferenças nos valores de resistência são basicamente devido à junção polarizada para frente que aparece no lado da entrada (entre a base para o emissor) e a junção polarizada reversa que aparece no lado da saída entre a base e o coletor.

Aplicando um valor típico de, digamos, 20 Ohms (conforme dado na figura acima) para a resistência de entrada e 200mV para a tensão de entrada, podemos avaliar o nível de amplificação ou faixa no lado da saída por meio do seguinte exemplo resolvido:

Assim, a amplificação de tensão na saída pode ser encontrada resolvendo a seguinte equação:

Este é um valor de amplificação de voltagem típico para qualquer circuito BJT de base comum que poderia variar entre 50 e 300. Para tal rede, a amplificação de corrente IC / IE é sempre menor que 1, uma vez que IC = alphaIE, e alfa é sempre menor que 1

Em experimentos preliminares, a ação amplificadora fundamental foi introduzida por meio de um transferir de atual eu de baixo para alto resistência o circuito.

A relação entre as duas frases em itálico na frase acima realmente resultou no termo transistor:

trans fazer + re sistor = transistor.

No próximo tutorial, discutiremos o Amplificador de Emissor Comum

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