Polarizzazione del transistor

La polarizzazione è il processo di fornitura di tensione CC che aiuta nel funzionamento del circuito. Un transistor è basato in modo da rendere la giunzione di base dell'emettitore polarizzata in avanti e la giunzione di base del collettore polarizzata inversa, in modo che rimanga nella regione attiva, per funzionare come un amplificatore.

Nel capitolo precedente, abbiamo spiegato come un transistor agisce come un buon amplificatore, se entrambe le sezioni di ingresso e di uscita sono polarizzate.

Polarizzazione del transistor

Il flusso corretto della corrente del collettore del segnale zero e il mantenimento della corretta tensione del collettore del trasmettitore durante il passaggio del segnale sono noti come Transistor Biasing. Il circuito che fornisce la polarizzazione del transistor è chiamato comeBiasing Circuit.

Necessità di polarizzazione DC

Se all'ingresso di BJT viene fornito un segnale di tensione molto piccola, non può essere amplificato. Perché, per un BJT, per amplificare un segnale, devono essere soddisfatte due condizioni.

  • La tensione di ingresso dovrebbe superare cut-in voltage affinché il transistor sia ON.

  • Il BJT dovrebbe essere in formato active region, per essere utilizzato come amplifier.

Se le tensioni e le correnti CC appropriate vengono fornite tramite BJT da sorgenti esterne, in modo che BJT operi nella regione attiva e sovrapponga i segnali CA da amplificare, questo problema può essere evitato. La tensione e le correnti CC fornite sono scelte in modo che il transistor rimanga nella regione attiva per l'intero ciclo CA in ingresso. Quindi è necessaria la polarizzazione DC.

La figura seguente mostra un amplificatore a transistor dotato di polarizzazione CC su entrambi i circuiti di ingresso e di uscita.

Affinché un transistor possa funzionare come un amplificatore fedele, il punto di funzionamento dovrebbe essere stabilizzato. Diamo uno sguardo ai fattori che influenzano la stabilizzazione del punto di funzionamento.

Fattori che influenzano il punto di lavoro

Il fattore principale che influenza il punto di lavoro è la temperatura. Il punto di lavoro cambia a causa del cambiamento di temperatura.

All'aumentare della temperatura, i valori di I CE , β, V BE vengono influenzati.

  • I CBO viene raddoppiato (per ogni aumento di 10 o )
  • V BE diminuisce di 2,5 mv (per ogni aumento di 1 o )

Quindi il problema principale che influenza il punto di lavoro è la temperatura. Quindi il punto di funzionamento dovrebbe essere reso indipendente dalla temperatura in modo da ottenere la stabilità. Per ottenere ciò, vengono introdotti circuiti di polarizzazione.

Stabilizzazione

Il processo per rendere il punto operativo indipendente dalle variazioni di temperatura o dalle variazioni dei parametri del transistor è noto come Stabilization.

Una volta ottenuta la stabilizzazione, i valori di I C e V CE diventano indipendenti dalle variazioni di temperatura o dalla sostituzione del transistor. Un buon circuito di polarizzazione aiuta nella stabilizzazione del punto di lavoro.

Necessità di stabilizzazione

La stabilizzazione del punto di lavoro deve essere raggiunta per i seguenti motivi.

  • Dipendenza dalla temperatura di I C
  • Variazioni individuali
  • Fuga termica

Cerchiamo di capire questi concetti in dettaglio.

Dipendenza dalla temperatura di I C

Poiché l'espressione per corrente di collettore I C è

$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$

$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$

La corrente di dispersione del collettore I CBO è fortemente influenzata dalle variazioni di temperatura. Per uscire da questo, le condizioni di polarizzazione sono impostate in modo che la corrente del collettore del segnale zero I C = 1 mA. Pertanto, il punto di lavoro deve essere stabilizzato cioè è necessario mantenere I C costante.

Variazioni individuali

Poiché il valore di β e il valore di V BE non sono gli stessi per ogni transistor, ogni volta che si sostituisce un transistor, il punto di lavoro tende a cambiare. Quindi è necessario stabilizzare il punto di lavoro.

Thermal Runaway

Poiché l'espressione per corrente di collettore I C è

$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$

$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$

Il flusso di corrente del collettore e anche la corrente di dispersione del collettore provoca la dissipazione del calore. Se il punto di lavoro non è stabilizzato, si verifica un effetto cumulativo che aumenta questa dissipazione di calore.

L'autodistruzione di un transistor così non stabilizzato è nota come Thermal run away.

Per evitare thermal runawaye la distruzione del transistor, è necessario stabilizzare il punto di lavoro, cioè mantenere costante I C.

Fattore di stabilità

Resta inteso che I C dovrebbe essere mantenuto costante nonostante le variazioni di I CBO o I CO . La misura in cui un circuito di polarizzazione riesce a mantenerla viene misurata daStability factor. È indicato daS.

Per definizione, il tasso di variazione della corrente di collettore I C rispetto alla corrente di dispersione del collettore I CO a β costanti e I B è chiamatoStability factor.

$ S = \ frac {d I_C} {d I_ {CO}} $ alla costante I B e β

Quindi possiamo capire che qualsiasi cambiamento nella corrente di dispersione del collettore modifica in larga misura la corrente del collettore. Il fattore di stabilità dovrebbe essere il più basso possibile in modo che la corrente del collettore non venga influenzata. S = 1 è il valore ideale.

L'espressione generale del fattore di stabilità per una configurazione CE può essere ottenuta come sotto.

$$ I_C = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CO} $$

Differenziando l'espressione sopra rispetto a I C , otteniamo

$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + (\ beta + 1) \ frac {d I_ {CO}} {dI_C} $$

O

$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + \ frac {(\ beta + 1)} {S} $$

Poiché $ \ frac {d I_ {CO}} {d I_C} = \ frac {1} {S} $

O

$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$

Quindi il fattore di stabilità S dipende β, I B e C .