Transistor bipolaire

Notions de base de transistor bipolaire

Dans les diodes tutoriels nous avons vu que les diodes simples sont constitués de deux morceaux de matériau semi-conducteur, soit le silicium ou le germanium pour former une jonction PN simple et nous avons aussi appris sur leurs propriétés et caractéristiques. Si nous unissons maintenant ensemble deux diodes de signal individuelles dos-à-dos, cela nous donnera deux jonctions PN connectés ensemble en série qui partagent une commune P ou N terminal. La fusion de ces deux diodes produit un dispositif à trois couches, deux jonction, à trois bornes formant la base d'un transistor bipolaire Junction ou BJT pour faire court.

Trois transistors sont des dispositifs actifs terminaux fabriqués à partir de différents matériaux semi-conducteurs qui peuvent agir soit comme un isolant ou un conducteur par l'application d'une faible tension de signal. La capacité du transistor pour changer entre ces deux états lui permet d'avoir deux fonctions de base: «commutation» (électronique numérique) ou «amplification» (électronique analogique). Puis transistors bipolaires ont la capacité de fonctionner dans trois régions différentes:

• • Actif Région   - le transistor fonctionne comme un amplificateur et Ic = β.Ib
• • Saturation   - le transistor est "entièrement ON» fonctionnant comme un interrupteur et Ic = I (saturation)
• • Cut-off   - le transistor est "entièrement OFF" fonctionnant comme un interrupteur et Ic = 0

Un typique
Bipolar Transistor

Le mot Transistor est un acronyme, et est une combinaison des mots Trans fer Var istor utilisé pour décrire leur mode de fonctionnement chemin du retour dans leurs premiers jours de développement. Il existe deux types de base de transistor bipolaire construction, PNP et NPN , qui décrit essentiellement l'agencement physique du type P et des matériaux semiconducteurs de type N à partir de laquelle elles sont faites.
Le transistor bipolaire à la construction de base se compose de deux jonctions PN produisant trois bornes de connexion à chaque terminal étant donné un nom à identifier des deux autres. Ces trois bornes sont connus et qualifiés de l' émetteur ( E ), la base ( B ) et le collecteur ( C ) respectivement.
Les transistors bipolaires sont des dispositifs de régulation de courant qui commandent la quantité de courant se écoulant à travers eux proportionnellement à la quantité de tension de polarisation appliquée à leur borne de base agissant comme un commutateur commandé en courant. Le principe de fonctionnement des deux types de transistors PNP et NPN , est exactement la même à la seule différence dans leur polarisation et la polarité de la tension d'alimentation pour chaque type.

Bipolar Transistor Construction

 

Les symboles de la construction et circuits à la fois pour le PNP et NPN transistor bipolaire sont donnés ci-dessus avec la flèche dans le symbole de circuit montrant toujours la direction de "flux du courant conventionnel" entre la borne de base et sa borne d'émetteur. Le sens de la flèche pointe toujours à partir de la région de type P positif à négatif de la région de type N pour les deux types de transistors, exactement la même que pour le symbole de diode standard.

Transistor bipolaire Configurations

Comme le transistor bipolaire est un dispositif à trois bornes, il ya essentiellement trois façons possibles pour le connecter dans un circuit électronique avec un terminal étant commun à la fois l'entrée et la sortie. Chaque méthode de connexion de répondre différemment à son signal d'entrée dans un circuit tel que les caractéristiques statiques du transistor varient en fonction de chaque agencement de circuit.

• • Configuration de base commune   - a Gain de tension mais aucun gain en courant.
• • Configuration émetteur commun   - a à la fois courant et de tension Gain.
• • Configuration collecteur commun   - a gain de courant mais aucune tension Gain.

Le socle commun (CB) Configuration

Comme son nom l'indique, dans la base commune ou configuration de base mis à la terre, la BASE connexion est commun à la fois au signal d'entrée et le signal de sortie avec le signal d'entrée étant appliquée entre la base et les bornes d'émetteur. Le signal de sortie correspondant est prélevé entre la base et les bornes de collecteur comme indiqué à la borne de base reliée à la terre ou raccordée à un point de tension de référence fixe.
Le courant d'entrée se écoulant dans l'émetteur est assez grand car la somme à la fois du courant actuel et le collecteur de base respectivement par conséquent, la sortie de courant de collecteur est inférieur à l'entrée de courant d'émetteur résultant en un gain en courant pour ce type de circuit de "1" (l'unité) ou moins, en d'autres termes la configuration de base commune "atténue" le signal d'entrée.

La Base Transistor Circuit commune

 

Ce type de configuration d'amplificateur est un circuit amplificateur de tension non-inverseur, en ce que le signal tensions Vin et Vout sont «en phase» . Ce type de transistor arrangement ne est pas très commun en raison de ses caractéristiques de gain exceptionnellement élevé de tension. Ses caractéristiques de sortie qui représentent d'une diode polarisée en direct alors que les caractéristiques d'entrée que représentent d'une photo-diode lumineuse.
Aussi ce type de configuration de transistor bipolaire a un ratio élevé de la production à la résistance d'entrée ou plus important "charge" la résistance (  RL  ) sur "entrée" résistance (  Rin  ) en lui donnant une valeur de "Résistance Gain". Ensuite, le gain de tension (  Av  ) pour une configuration de base commune est donc donnée par:

Common Base de tension Gain

Où: Ic / Ie est le gain en courant, alpha (  α  ) et RL / Rin est le gain de résistance.
Le circuit de base commune est généralement utilisé dans les circuits d'amplification en une seule étape comme un microphone pré-amplificateur ou radiofréquence (  Rf  ) amplificateurs en raison de sa très bonne réponse à haute fréquence.

L'émetteur commune (CE) Configuration

Dans l' émetteur commun ou une configuration d'émetteur à la masse, le signal d'entrée est appliquée entre la base, tandis que la sortie est prélevé entre le collecteur et l'émetteur, comme illustré. Ce type de configuration est le circuit le plus couramment utilisé pour les amplificateurs à transistor à base et qui représente le procédé "normale" du transistor bipolaire connexion.
La configuration commune amplificateur émetteur produit le plus haut gain de courant et la puissance de tous les trois configurations de transistors bipolaires. Ce est principalement parce que l'impédance d'entrée est faible, car elle est reliée à une jonction PN polarisée en avant, tandis que l'impédance de sortie est élevée, car elle est prise à partir d'une jonction PN polarisée en inverse.

L'émetteur Amplificateur circuit commun

 

Dans ce type de configuration, le courant se écoulant hors du transistor doit être égal aux courants circulant dans le transistor en tant que le courant d'émetteur est donnée à titre Ie = Ic + Ib .
Comme la résistance de charge (  RL  ) est connectée en série avec le collecteur, le gain en courant du transistor de configuration commune d'émetteur est assez importante comme ce est le rapport entre Ic / Ib . Un gain en courant des transistors est donnée le symbole grec de Beta , (  β  ).
Comme le courant d'émetteur pour une configuration à émetteur commun est défini comme Ie = Ic + Ib , le rapport entre Ic / Ie est appelé Alpha , compte tenu du symbole grec de α . Remarque: que la valeur de Alpha sera toujours inférieur à l'unité.
Etant donné que la relation électrique entre ces trois courants, Ib , Ic et Ie est déterminé par la construction physique du transistor lui-même, ne importe quel petit changement dans le courant de base (  Ib  ), se traduira par un changement beaucoup plus grand dans le courant de collecteur (  Ic  ) .
Puis, les petites variations du courant circulant dans la base seront ainsi contrôler le courant dans le circuit émetteur-collecteur. Typiquement, bêta a une valeur comprise entre 20 et 200 pour la plupart des transistors à usage général.
En combinant les expressions à la fois alpha , α et Beta , β la relation mathématique entre ces paramètres et par conséquent le gain en courant du transistor peut être donné en tant que:

Où: " Ic "est le courant circulant dans la borne de collecteur," Ib "est le courant circulant dans la borne de base et" Ie "est le courant se écoulant hors de la borne d'émetteur.
Alors pour résumer un peu. Ce type de configuration de transistor bipolaire a un gain supérieur impédance d'entrée, le courant et la puissance que celle de la configuration à base commune, mais son gain en tension est beaucoup plus faible. La configuration à émetteur commun est un circuit amplificateur inverseur. Cela signifie que le signal de sortie résultant est 180 ^o "hors de phase" avec le signal de tension d'entrée.

Le collecteur commun (CC) Configuration

Dans le collecteur commun ou la configuration de collecteur à la terre, le collecteur est maintenant commun à travers l'alimentation. Le signal d'entrée est connecté directement à la base, tandis que la sortie est prise à partir de la charge d'émetteur, comme illustré. Ce type de configuration est communément connu comme un suiveur de tension ou émetteur suiveur circuit.
La configuration de suiveur collecteur commun, ou l'émetteur est très utile pour des applications d'adaptation d'impédance en raison de l'impédance d'entrée très élevée, de l'ordre de centaines de milliers d'Ohms, tout en ayant une impédance relativement basse de sortie.

Le transistor à collecteur circuit commun

 

La configuration à émetteur commun a un gain en courant sensiblement égal à la β valeur du transistor lui-même. Dans la configuration de collecteur commun la résistance de charge se trouve en série avec l'émetteur de sorte que son courant est égale à celle du courant d'émetteur.
Comme le courant d'émetteur est la combinaison de collecteur et le courant de base combiné, la résistance de charge de ce type de configuration de transistors possède également à la fois le courant de collecteur et le courant d'entrée de la base qui le traverse. Ensuite, le gain en courant du circuit est donnée à:

La commune collecteur Gain

Ce type de configuration de transistor bipolaire est un circuit non-inverseur en ce que les tensions de signal de Vin et Vout sont «en phase» . Il a un gain de tension qui est toujours inférieure à "1" (l'unité). La résistance du transistor de collecteur commun de charge reçoit à la fois la base et de collecteur courants donnant un grand gain en courant (comme avec la configuration à émetteur commun) Par conséquent, offrant une bonne amplification de courant avec très peu de gain en tension.

Bipolar Transistor Résumé

Ensuite, pour résumer, le comportement du transistor bipolaire dans chacune des configurations de circuit ci-dessus est très différent et produit des différentes caractéristiques du circuit en ce qui concerne l'impédance d'entrée, l'impédance de sortie et d'en prendre si ce est un gain de tension, le gain courant ou gain de puissance et ce est résumée dans le tableau ci-dessous.

Transistor bipolaire Configurations

avec les caractéristiques des différentes configurations de transistors donnés dans le tableau suivant:

Caractéristique	Common Base de	Commune Emetteur	Commune Collector
Impédance d'entrée	Faible	Moyen	Élevé
Impédance de sortie	Très haut	Élevé	Faible
angle de phase	0 la	180 de la	0 la
Gain en tension	Élevé	Moyen	Faible
Gain de courant	Faible	Moyen	Élevé
Gain de puissance	Faible	Très haut	Moyen

Dans le prochain tutoriel sur transistors bipolaires , nous nous pencherons sur le transistor NPN plus en détail lorsqu'il est utilisé dans la configuration d'émetteur commun comme un amplificateur car ce est la configuration la plus largement utilisée en raison de sa flexibilité et un gain élevé. Nous allons également tracer les courbes caractéristiques de sortie couramment associés aux circuits d'amplification en fonction du courant de collecteur de courant de base.