トランジスタバイアス

バイアスは、回路の機能に役立つDC電圧を提供するプロセスです。トランジスタは、エミッタベース接合を順方向にバイアスし、コレクタベース接合を逆方向にバイアスして、アクティブ領域に維持し、増幅器として機能させるために基づいています。

前の章では、入力セクションと出力セクションの両方にバイアスがかかっている場合に、トランジスタがどのように優れた増幅器として機能するかを説明しました。

トランジスタバイアス

ゼロ信号コレクタ電流の適切な流れと信号通過中の適切なコレクタ-エミッタ間電圧の維持は、 Transistor Biasing。トランジスタバイアスを提供する回路は、Biasing Circuit。

DCバイアスの必要性

BJTの入力に非常に小さな電圧の信号が与えられた場合、それを増幅することはできません。なぜなら、BJTの場合、信号を増幅するには、2つの条件を満たす必要があるからです。

• 入力電圧は cut-in voltage トランジスタが ON。

• BJTは active region、として動作する amplifier。

適切なDC電圧と電流が外部ソースによってBJTを介して与えられ、BJTがアクティブ領域で動作し、増幅されるAC信号を重ね合わせると、この問題を回避できます。与えられたDC電圧と電流は、トランジスタが入力ACサイクル全体にわたってアクティブ領域に留まるように選択されます。したがって、DCバイアスが必要です。

次の図は、入力回路と出力回路の両方にDCバイアスを備えたトランジスタアンプを示しています。

トランジスタを忠実な増幅器として動作させるには、動作点を安定させる必要があります。動作点の安定化に影響を与える要因を見てみましょう。

動作点に影響を与える要因

動作点に影響を与える主な要因は温度です。温度変化により動作点がずれます。

温度が上昇すると、I _CE、β、_VBEの値が影響を受けます。

• I _CBOは2倍になります（10 ^oの上昇ごとに）
• V _BEは2.5mvずつ減少します（1 ^o上昇するごとに）

したがって、動作点に影響を与える主な問題は温度です。したがって、安定性を実現するために、動作点は温度に依存しないようにする必要があります。これを実現するために、バイアス回路が導入されています。

安定

動作点を温度変化やトランジスタパラメータの変動から独立させるプロセスは、 Stabilization。

安定化が達成されると、Iの値_CとV _CEは、温度変化やトランジスタの交換とは無関係になります。優れたバイアス回路は、動作点の安定化に役立ちます。

安定化の必要性

以下の理由により、動作点の安定化を実現する必要があります。

• Iの温度依存性_C
• 個人差
• 熱暴走

これらの概念を詳しく理解しましょう。

Iの温度依存性_C

コレクタ電流Iのための式として_Cであります

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

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

コレクタリーク電流_ICBOは、温度変化の影響を大きく受けます。これから抜け出すために、バイアス条件は、ゼロ信号コレクタ電流I _C = 1mAとなるように設定されます。そのため、動作点は、私に保つことが必要である。すなわち、安定化する必要が_Cの定数を。

個人差

βの値と_VBEの値はすべてのトランジスタで同じではないため、トランジスタを交換するたびに動作点が変化する傾向があります。したがって、動作点を安定させる必要があります。

熱暴走

コレクタ電流Iのための式として_Cであります

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

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

コレクタ電流の流れとコレクタリーク電流により、熱放散が発生します。動作点が安定しないと、累積効果が発生し、この熱放散が増加します。

このような不安定なトランジスタの自己破壊は、 Thermal run away。

避けるために thermal runawayそして、トランジスタの破壊が、私保つために、すなわち、動作点を安定化することが必要である_Cの定数を。

安定係数

Iが理解される_CがIの変動にかかわらず一定に保たれるべきである_CBO又はI _CO。バイアス回路がこれを維持するのに成功する程度は、Stability factor。それはによって示されますS。

定義により、コレクタ電流Iの変化率_Cコレクタリーク電流Iに対する_CO定数βに及びI _Bが呼び出されStability factor。

$ S = \ FRAC {D I_C} {DのI_ {CO}}定数Iで$ _Bとβ

したがって、コレクタリーク電流が変化すると、コレクタ電流が大幅に変化することがわかります。コレクタ電流が影響を受けないように、安定係数はできるだけ低くする必要があります。S = 1が理想的な値です。

CE構成の安定係数の一般式は、以下のように取得できます。

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

Iに関して表現上微分_C、我々が得ます

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

または

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

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

または

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

従ってSはβに依存する安定係数、I _B及びI _C。