Comprendre la configuration de base commune dans les BJT

Dans cette section, nous allons analyser la configuration de la base commune du BJT et en apprendre davantage sur ses caractéristiques de point d'attaque, le courant de saturation inverse, la tension de base à émetteur et évaluer les paramètres à travers un exemple résolu pratique. Dans les parties ultérieures, nous analyserons également comment configurer un circuit amplificateur à base commune

introduction

Les symboles et annotations utilisés pour représenter la configuration de base commune des transistors dans la plupart des
les livres et guides imprimés ces jours-ci peuvent être vus dans la figure 3.6 ci-dessous. Cela peut être vrai pour les transistors pnp et npn.

Graphique 3.6

3.4 Qu'est-ce que la configuration de base commune

Le terme «base commune» provient du fait qu'ici la base est commune aux étages d'entrée et de sortie de l'arrangement.

En outre, la base devient généralement la borne la plus proche ou au potentiel de la terre.

Tout au long de notre conversation ici, toutes les directions de courant (ampères) seront prises par rapport à la direction conventionnelle (trou) du flux et non à la direction du flux d'électrons.

Cette sélection a été principalement décidée avec le souci que la grande quantité de documents offerts dans les organisations académiques et commerciales implémente un flux conventionnel, et les flèches dans toutes les représentations électroniques possèdent un chemin identifié avec cette convention spécifique.

Pour tout transistor bipolaire:

La flèche dans le symbole graphique décrit le sens de circulation du courant de l'émetteur (flux conventionnel) à travers le transistor.

Chacune des directions de courant (Amp) illustrées sur la figure 3.6 est la véritable direction caractérisée par la sélection du flux conventionnel. Observez dans chaque cas que IE = IC + IB.

Notez en outre que la polarisation (sources de tension) implémentée sert spécifiquement à déterminer le courant dans la direction spécifiée pour chacun des canaux. Cela signifie, comparez la direction d'IE avec la polarité ou VEE pour chaque configuration, et comparez également la direction d'IC ​​avec la polarité de VCC.

Pour illustrer de manière exhaustive les actions d'une unité à trois terminaux, par exemple amplificateurs à base commune dans la figure 3.6, exige 2 ensembles de propriétés - un pour le point de conduite ou facteurs d'entrée et l'autre pour le production section.

Le jeu d'entrées pour l'amplificateur à base commune comme indiqué sur la figure 3.7 applique un courant d'entrée (IE) à une entrée
tension (VBE) pour une variété de plages de tension de sortie (VCB).

Le jeu de sortie applique un courant de sortie (IC) pour une tension de sortie (VCB) pour une variété de plages de courant d'entrée (IE) comme le montre la Fig. 3.8. La sortie, ou le groupe de caractéristiques du capteur, possède 3 éléments fondamentaux d'intérêt, comme indiqué sur la figure 3.8: les régions active, de coupure et de saturation . La région active sera la région typiquement utile pour les amplificateurs linéaires (non déformés). Spécifiquement:

Dans la région active, la jonction collecteur-base sera polarisée en inverse, tandis que la jonction base-émetteur est polarisée en direct.

La région active est caractérisée par les configurations de polarisation comme indiqué sur la figure 3.6. À l'extrémité inférieure de la région active, le courant d'émetteur (IE) sera nul, le courant de collecteur est dans cette situation simplement en raison du courant de saturation inverse ICO, comme illustré sur la figure 3.8.

L'ICO actuel est tellement négligeable (microampères) en dimension par rapport à l'échelle verticale de IC (milliampères) qu'il se présente pratiquement sur la même ligne horizontale que IC = 0.

Les considérations de circuit qui sont présentes lorsque IE = 0 pour la configuration de base commune peuvent être vues sur la figure 3.9. L'annotation la plus souvent appliquée pour l'ICO sur les fiches techniques et les fiches techniques est comme indiqué sur la figure 3.9, ICBO. En raison de méthodes de conception supérieures, le degré d'ICBO pour les transistors à usage général (en particulier le silicium) dans les gammes de puissance faible et moyenne est normalement si minime que son influence pourrait être négligée.

Cela dit, pour les appareils de plus grande puissance, l'ICBO pourrait continuer à apparaître dans la gamme des microampères. De plus, rappelez-vous que ICBO, tout comme Est dans le cas de diodes (les deux sont des courants de fuite inverses) pourraient être vulnérables aux changements de température.

À des températures élevées, l'impact de l'ICBO peut devenir un aspect crucial car il peut augmenter considérablement rapidement en réponse aux élévations de température.

Soyez conscient sur la figure 3.8, lorsque le courant de l'émetteur augmente au-dessus de zéro, le courant du collecteur monte à un niveau principalement équivalent à celui du courant de l'émetteur tel qu'établi par les relations fondamentales transistor-courant.

Notez également qu'il y a une influence assez inefficace du VCB sur le courant du collecteur pour la région active. Les formes courbes révèlent évidemment qu'une estimation initiale de la relation entre IE et IC dans la région active peut être présentée comme:

Comme déduit de son titre lui-même, la région de coupure est comprise comme étant cet emplacement où le courant de collecteur est de 0 A, comme décrit sur la figure 3.8. En outre:

Dans la région de coupure, les jonctions collecteur-base et base-émetteur d'un transistor ont tendance à être dans le mode polarisé en inverse.

La région de saturation est identifiée comme la section des caractéristiques sur le côté gauche de VCB = 0 V. L'échelle horizontale dans cette zone a été agrandie pour révéler distinctement les améliorations remarquables apportées aux attributs dans cette région. Observez la montée exponentielle du courant du collecteur en réponse à l'augmentation de la tension VCB vers 0 V.

Les jonctions collecteur-base et base-émetteur peuvent être vues comme étant polarisées en direct dans la région de saturation.

Les caractéristiques d'entrée de la figure 3.7 vous montrent que pour toutes les amplitudes prédéterminées de tension de collecteur (VCB), le courant de l'émetteur augmente d'une manière qui peut fortement ressembler à celle des caractéristiques de la diode.

En fait, l'effet d'une augmentation du VCB a tendance à être si minime sur les caractéristiques que pour toute évaluation préliminaire, la différence causée par les variations du VCB pourrait être ignorée et les caractéristiques pourraient être représentées comme le montre la figure 3.10a ci-dessous.

Si nous utilisons donc la technique linéaire par morceaux, cela produira les caractéristiques comme le montre la figure 3.10b.

En prenant ce niveau supérieur et en ne tenant pas compte de la pente de la courbe et par conséquent de la résistance générée en raison d'une jonction polarisée en direct, on obtiendra les caractéristiques affichées sur la figure 3.10c.

Pour toutes les recherches futures qui seraient discutées dans ce site Web, la conception équivalente de la figure 3.10c va être appliquée pour toutes les évaluations en courant continu des circuits à transistors. Cela signifie que chaque fois qu'un BJT est dans l'état «conducteur», la tension base-émetteur va être considérée comme exprimée dans l'équation suivante: VBE = 0,7 V (3.4).

Pour le dire différemment, l'influence des changements de la valeur de VCB avec la pente des caractéristiques d'entrée aura tendance à être négligée car nous faisons un effort pour évaluer les configurations BJT de manière à pouvoir nous aider à acquérir une approximation optimale vers la réponse réelle, sans trop nous impliquer avec des paramètres qui peuvent être de moindre importance.

Graphique 3.10

Nous devrions tous en fait apprécier à fond l'affirmation exprimée dans les caractéristiques ci-dessus de la figure 3.10c. Ils définissent qu'avec le transistor à l'état «marche» ou actif, la tension se déplaçant de la base à l'émetteur sera de 0,7 V pour toute quantité de courant d'émetteur régulée par le réseau de circuits externes associé.

Pour être plus précis, pour toute expérimentation initiale avec un circuit BJT en configuration cc, l'utilisateur peut maintenant définir rapidement que la tension de la base à l'émetteur est de 0,7 V alors que l'appareil est dans la région active - cela peut être considéré comme extrêmement une ligne de fond cruciale pour toute notre analyse DC qui sera discutée dans nos prochains articles.

Résolution d'un exemple pratique (3.1)

Dans les sections ci-dessus, nous avons appris ce qu'est la configuration de base commune sur la relation entre le courant de base I C et courant d'émetteur I EST d'un BJT dans la section 3.4. En référence à cet article, nous pouvons maintenant concevoir une configuration qui permettrait au BJT d'amplifier le courant, comme représenté sur la figure 3.12 ci-dessous le circuit amplificateur à base commune.

Mais avant d'étudier cela, il serait important pour nous d'apprendre ce qu'est alpha (α).

Alpha (a)

Dans une configuration BJT à base commune en mode cc, en raison de l'effet des porteuses majoritaires, le courant I C et moi EST forment une relation exprimée par la quantité alpha, et présentée comme:

une dc = Je C / JE EST -------------------- (3,5)

Où je C et moi EST sont les niveaux actuels au point de fonctionnement . Bien que la caractéristique ci-dessus identifie que α = 1, dans les appareils et les expériences réels, cette quantité pourrait se situer entre 0,9 et 0,99, et dans la plupart des cas, cela se rapprocherait de la valeur maximale de la plage.

Du fait qu'ici l'alpha est spécifiquement défini pour les porteurs majoritaires, le Éq 3.2 que nous avions appris dans le chapitres précédents maintenant peut être écrit comme:

En référence à caractéristique du graphique Fig 3.8 , quand je EST = 0 mA, je C la valeur devient par conséquent = I CBO.

Cependant, d'après nos discussions précédentes, nous savons que le niveau de je CBO est souvent minime et devient donc presque non identifiable dans le graphique de 3.8.

Signification, chaque fois que je EST = 0 mA dans le graphique ci-dessus, I C se transforme également en 0 mA pour le V CB plage de valeurs.

Lorsque nous considérons un signal alternatif, dans lequel le point de fonctionnement se déplace sur la courbe caractéristique, un alpha alternatif peut être écrit comme suit:

Il y a quelques noms formels donnés à ac alpha qui sont: base commune, facteur d'amplification, court-circuit. Les raisons de ces noms apparaîtront plus clairement dans les prochains chapitres lors de l'évaluation des circuits équivalents des BJT.

À ce stade, nous pouvons trouver que l'équation 3.7 ci-dessus confirme qu'une variation relativement modeste du courant du collecteur est divisée par la variation résultante de I EST , tandis que le collecteur à la base est à une magnitude constante.

Dans des conditions majoritaires, la quantité de une et et une dc sont presque égaux permettant un échange de grandeurs entre eux.

Amplificateur à base commune

La polarisation en courant continu n'est pas représentée dans la figure ci-dessus car notre intention réelle est d'analyser uniquement la réponse en courant alternatif.

Comme nous l'avons appris dans nos articles précédents concernant configuration de base commune , la résistance alternative d'entrée comme indiqué sur la figure 3.7 semble assez minime et varie généralement dans une plage de 10 à 100 ohms. Alors que dans le même chapitre, nous avons également vu sur la figure 3.8, la résistance de sortie dans un réseau à base commune semble significativement élevée, ce qui pourrait varier généralement dans la plage de 50 k à 1 M Ohm.

Ces différences de valeurs de résistance sont essentiellement dues à la jonction polarisée en direct apparaissant du côté entrée (entre la base et l'émetteur), et la jonction polarisée en inverse apparaissant du côté sortie entre la base et le collecteur.

En appliquant une valeur typique de disons 20 Ohms (comme indiqué dans la figure ci-dessus) pour la résistance d'entrée, et 200 mV pour la tension d'entrée, nous pouvons évaluer le niveau d'amplification ou plage côté sortie grâce à l'exemple résolu suivant:

Ainsi, l'amplification de tension en sortie peut être trouvée en résolvant l'équation suivante:

Il s'agit d'une valeur d'amplification de tension typique pour tout circuit BJT à base commune qui pourrait éventuellement varier entre 50 et 300. Pour un tel réseau, l'amplification de courant IC / IE est toujours inférieure à 1, car IC = alphaIE, et alpha est toujours inférieur à 1.

Dans des expériences préliminaires, l'action d'amplification fondamentale a été introduite par un transfert de courant je à travers un bas à un haut la résistance circuit.

La relation entre les deux phrases en italique dans la phrase ci-dessus a en fait abouti au terme transistor:

trans faire + re sistor = transistor.

Dans le prochain tutoriel, nous discuterons de l'amplificateur à émetteur commun

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