Comprensión de la configuración de base común en BJT

Comprensión de la configuración de base común en BJT

En esta sección vamos a analizar la configuración de base común de BJT, y aprenderemos sobre sus características de punto de conducción, corriente de saturación inversa, voltaje de base a emisor y evaluaremos los parámetros a través de un ejemplo práctico resuelto. En las últimas partes también analizaremos cómo configurar un circuito amplificador de base común

Introducción

Los símbolos y anotaciones utilizados para representar la configuración de base común del transistor en la mayoría de
Los libros y guías impresos en estos días se pueden ver en la Fig. 3.6 que se muestra a continuación. Esto puede ser cierto para los transistores pnp y npn.

Figura 3.6



3.4 ¿Qué es la configuración de base común?

El término 'base común' surge del hecho de que aquí la base es común a las etapas de entrada y salida del arreglo.

Además, la base normalmente se convierte en la terminal más cercana o en el potencial de tierra.

A lo largo de nuestra conversación aquí, todas las direcciones de la corriente (amperios) se tomarán con respecto a la dirección de flujo convencional (agujero) y no a la dirección del flujo de electrones.

Esta selección se ha decidido principalmente con la preocupación de que la gran cantidad de documentos que se ofrecen en las organizaciones académicas y comerciales implementa el flujo convencional, y las flechas en todas las representaciones electrónicas poseen un camino identificado con esta convención específica.

Para cualquier transistor bipolar:

La marca de flecha en el símbolo gráfico describe la dirección del flujo de la corriente del emisor (flujo convencional) a través del transistor.

Cada una de las direcciones de la corriente (Amp) que se muestran en la Fig. 3.6 son las direcciones genuinas caracterizadas por la selección del flujo convencional. Observe en cada caso que IE = IC + IB.

Tenga en cuenta además que la polarización (fuentes de voltaje) implementada es específicamente para determinar la corriente en la dirección que se especifica para cada uno de los canales. Es decir, compare la dirección de IE con la polaridad o VEE para cada configuración, y también compare la dirección de IC con la polaridad de VCC.

Para ilustrar exhaustivamente las acciones de una unidad de tres terminales, por ejemplo amplificadores de base común en la figura 3.6, exige 2 conjuntos de propiedades, uno para el punto de conducción o factores de entrada y el otro para el producción sección.

La entrada configurada para el amplificador de base común como se muestra en la figura 3.7 aplica una corriente de entrada (IE) a una entrada
voltaje (VBE) para una variedad de rangos de voltaje de salida (VCB).

características del punto de conducción para una configuración BJT de base común

los conjunto de salida aplica una corriente de salida (IC) para un voltaje de salida (VCB) para una variedad de rangos de corriente de entrada (IE) como se muestra en la figura 3.8. La salida, o el grupo de características del colector, posee 3 elementos fundamentales de interés, como se señala en la figura 3.8: las regiones activa, de corte y de saturación . La región activa será la región típicamente útil para amplificadores lineales (no distorsionados). Específicamente:

Dentro de la región activa, la unión colector-base tendrá polarización inversa, mientras que la unión base-emisor tendrá polarización directa.

La región activa se caracteriza por las configuraciones de polarización como se indica en la Fig. 3.6. En el extremo inferior de la región activa, la corriente del emisor (IE) será cero, la corriente del colector está en esta situación simplemente como resultado de la corriente de saturación inversa ICO, como se ilustra en la Fig. 3.8.

características del colector de configuración de base común

El ICO actual es tan insignificante (microamperios) en dimensión en comparación con la escala vertical de IC (miliamperios) que se presenta prácticamente en la misma línea horizontal que IC = 0.

Las consideraciones del circuito que están presentes cuando IE = 0 para la configuración de base común se pueden ver en la Fig. 3.9. La anotación que se aplica con más frecuencia para ICO en hojas de datos y hojas de especificaciones es la que se indica en la Fig. 3.9, ICBO. Debido a los métodos de diseño superiores, el grado de ICBO para transistores de propósito general (particularmente silicio) dentro de los rangos de potencia baja y media es normalmente tan mínimo que su influencia podría pasarse por alto.

saturación inversa de red de base común

Dicho esto, para dispositivos de mayor potencia, ICBO podría seguir apareciendo en el rango de microamperios. Además, recuerde que ICBO, al igual que Es en el caso de los diodos (ambos son corrientes de fuga inversa) podrían ser vulnerables a los cambios de temperatura.

A temperaturas elevadas, el impacto de ICBO puede resultar un aspecto crucial porque puede aumentar significativamente rápidamente en respuesta a las elevaciones de temperatura.

Tenga en cuenta que en la figura 3.8, a medida que la corriente del emisor se eleva por encima de cero, la corriente del colector sube a un nivel principalmente equivalente al de la corriente del emisor según lo establecido por las relaciones fundamentales transistor-corriente.

Observe también que existe una influencia bastante ineficaz de VCB en la corriente del colector para la región activa. Las formas curvas revelan evidentemente que una estimación inicial de la relación entre IE e IC en la región activa se puede presentar como:

Como se deduce de su propio título, se entiende que la región de corte es aquella ubicación donde la corriente del colector es 0 A, como se muestra en la Fig. 3.8. Es más:

En la región de corte, las uniones colector-base y base-emisor de un transistor tienden a estar en el modo de polarización inversa.

La región de saturación se identifica como la sección de las características en el lado izquierdo de VCB = 0 V. La escala horizontal en esta área se ha ampliado para revelar claramente las notables mejoras realizadas en los atributos de esta región. Observe el aumento exponencial de la corriente del colector en respuesta al aumento del voltaje VCB hacia 0 V.

Se puede ver que las uniones colector-base y base-emisor tienen polarización directa en la región de saturación.

Las características de entrada de la figura 3.7 le muestran que para cualquier magnitud predeterminada de voltaje de colector (VCB), la corriente del emisor aumenta de tal manera que puede parecerse mucho a la de las características del diodo.

En realidad, el efecto de un aumento de VCB tiende a ser tan mínimo sobre las características que para cualquier evaluación preliminar, la diferencia causada por variaciones en VCB podría ignorarse y las características podrían representarse realmente como se demuestra en la figura 3.10a a continuación.

Por lo tanto, si utilizamos la técnica lineal por partes, esto producirá las características que se revelan en la figura 3.10b.

Si se sube este nivel y se ignora la pendiente de la curva y, en consecuencia, la resistencia generada debido a una unión polarizada hacia adelante, se obtendrán las características que se muestran en la figura 3.10c.

Para todas las investigaciones futuras que se discutirán en este sitio web, se aplicará el diseño equivalente de la figura 3.10c para todas las evaluaciones de cd de circuitos de transistores. Es decir, siempre que un BJT esté en el estado 'conductor', el voltaje de base a emisor se considerará como se expresa en la siguiente ecuación: VBE = 0.7 V (3.4).

Para decirlo de otra manera, la influencia de los cambios en el valor de VCB junto con la pendiente de las características de entrada tenderá a pasarse por alto a medida que hacemos un esfuerzo por evaluar las configuraciones de BJT de tal manera que nos ayuden a adquirir una aproximación óptima hacia la respuesta real, sin involucrarnos demasiado con parámetros que pueden ser de menor importancia.

Figura 3.10

De hecho, todos deberíamos apreciar en profundidad la afirmación expresada en las características anteriores de la figura 3.10c. Ellos definen que con el transistor en la condición 'encendido' o activo, el voltaje que se mueve de la base al emisor será de 0,7 V para cualquier cantidad de corriente del emisor regulada por la red del circuito externo asociado.

Para ser más precisos, para cualquier experimentación inicial con un circuito BJT en la configuración de CC, el usuario ahora puede definir rápidamente que el voltaje a través de la base al emisor es de 0,7 V mientras el dispositivo está en la región activa; esto se puede considerar como un valor extremadamente alto. resultado fundamental para todos nuestros análisis de CC que se discutirán en nuestros próximos artículos.

Resolver un ejemplo práctico (3.1)

En las secciones anteriores, aprendimos qué es la configuración de base común sobre la relación entre la corriente de base I C y la corriente del emisor I ES de un BJT en la sección 3.4. Con referencia a este artículo, ahora podemos diseñar una configuración que permitiría al BJT amplificar la corriente, como se representa en la Fig. 3.12 debajo del circuito amplificador de base común.

Pero antes de investigar esto, sería importante que aprendamos qué es alfa (α).

Alfa (a)

En una configuración BJT de base común en el modo dc, debido al efecto de la mayoría de los portadores, la corriente I C y yo ES forman una relación expresada por la cantidad alfa, y se presenta como:

a dc = Yo C / I ES -------------------- (3.5)

donde C y yo ES son los niveles actuales en el punto de operación . Aunque la característica anterior identifica que α = 1, en dispositivos y experimentos reales esta cantidad podría situarse entre 0,9 y 0,99 y, en la mayoría de los casos, se acercaría al valor máximo del rango.

Debido al hecho de que aquí alfa se define específicamente para la mayoría de los portadores, el Ecuación 3.2 que habíamos aprendido en el capítulos anteriores ahora se puede escribir como:

alfa en amplificador de base común

Refiriéndose al característica en el gráfico Fig 3.8 , cuando yo ES = 0 mA, yo C el valor en consecuencia se convierte en = I CBO.

Sin embargo, de nuestras discusiones anteriores sabemos que el nivel de I CBO es a menudo mínimo y, por lo tanto, se vuelve casi imposible de identificar en el gráfico de 3.8.

Es decir, siempre que yo ES = 0 mA en el gráfico mencionado anteriormente, I C también se convierte en 0 mA para el V CB rango de valores.

Cuando consideramos una señal de CA, en la que el punto de operación viaja sobre la curva característica, un alfa de CA se puede escribir como:

constante alfa ac

Hay algunos nombres formales dados a ac alpha que son: base común, factor de amplificación, cortocircuito. Las razones de estos nombres se harán más evidentes en los próximos capítulos al evaluar los circuitos equivalentes de BJT.

En este punto, podemos encontrar que la ecuación 3.7 anterior confirma que una variación relativamente modesta en la corriente del colector se divide por el cambio resultante en I ES , mientras que el colector a la base tiene una magnitud constante.

En condiciones mayoritarias, la cantidad de a y y a dc son casi iguales permitiendo un intercambio de magnitudes entre sí.

Amplificador de base común

Acción básica de amplificación de voltaje de la configuración de base común.

El sesgo de CC no se muestra en la figura anterior, ya que nuestra intención real es analizar solo la respuesta de CA.

Como aprendimos en nuestras publicaciones anteriores sobre configuración de base común , la resistencia de CA de entrada como se indica en la figura 3.7 parece bastante mínima y varía típicamente dentro de un rango de 10 y 100 ohmios. Mientras que en el mismo capítulo también vimos en la Fig. 3.8, la resistencia de salida en una red de base común parece significativamente alta, que podría variar típicamente en el rango de 50 k a 1 M Ohm.

Estas diferencias en los valores de resistencia se deben básicamente a la unión polarizada hacia adelante que aparece en el lado de entrada (entre la base y el emisor) y la unión polarizada inversa que aparece en el lado de salida entre la base y el colector.

Al aplicar un valor típico de, digamos, 20 ohmios (como se indica en la figura anterior) para la resistencia de entrada y 200 mV para el voltaje de entrada, podemos evaluar el nivel de amplificación o rango en el lado de salida a través del siguiente ejemplo resuelto:

Por lo tanto, la amplificación de voltaje en la salida se puede encontrar resolviendo la siguiente ecuación:

Este es un valor de amplificación de voltaje típico para cualquier circuito BJT de base común que posiblemente podría variar entre 50 y 300. Para dicha red, la amplificación de corriente IC / IE es siempre menor que 1, ya que IC = alphaIE, y alfa siempre es menor que 1.

En experimentos preliminares, la acción amplificadora fundamental se introdujo a través de un transferir de corriente I a través de un bajo a un alto resistencia circuito.

La relación entre las dos frases en cursiva en la oración anterior en realidad resultó en el término transistor:

trans hacer + re sistor = transistor.

En el siguiente tutorial analizaremos el amplificador emisor común

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




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