Transistör Yapılandırmaları
Herhangi bir transistörün üç terminali vardır, emitter, base, ve collector. Bu 3 terminali kullanarak transistör, üç farklı olası konfigürasyonda hem giriş hem de çıkış için ortak olan bir terminal ile bir devreye bağlanabilir.
Üç tür yapılandırma şunlardır: Common Base, Common Emitter ve Common Collectorkonfigürasyonlar. Her konfigürasyonda, yayıcı bağlantısı ileri eğimlidir ve kolektör bağlantısı ters eğimlidir.
Ortak Temel (CB) Yapılandırması
Adın kendisi, Baseterminal, transistörün hem girişi hem de çıkışı için ortak terminal olarak alınır. Hem NPN hem de PNP transistörleri için ortak temel bağlantı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.
Anlama uğruna, CB konfigürasyonunda NPN transistörünü ele alalım. Yayıcı voltajı uygulandığında, ileri doğru eğimli olduğundan, negatif terminalden gelen elektronlar emitör elektronlarını iter ve akım, toplayıcı akımına katkıda bulunmak için yayıcı ve tabandan kollektöre akar. Kollektör voltajı V CB bu süre boyunca sabit tutulur.
CB konfigürasyonunda, giriş akımı verici akımıdır IE ve çıkış akımı kollektör akımıdır IC.
Akım Yükseltme Faktörü (α)
Kolektör voltajı V CB sabit tutulduğunda kolektör akımındaki (ΔI C ) değişimin emiter akımındaki değişime (ΔI E ) oranı olarak adlandırılır.Current amplification factor. İle gösterilirα.
$ \ a = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} sabit V'da $ CB
Kollektör akımı için ifade
Yukarıdaki fikirle kollektör akımı için bir ifade çizmeye çalışalım.
Akan yayıcı akımla birlikte, bir miktar temel akım vardır. IBelektron deliği rekombinasyonu nedeniyle baz terminalden akar. Kollektör-taban bağlantısı ters eğilimli olduğundan, azınlık yük taşıyıcıları nedeniyle uçan başka bir akım vardır. Bu, şu şekilde anlaşılabilecek kaçak akımdırIleakage. Bu, azınlık yük taşıyıcılarından kaynaklanmaktadır ve bu nedenle çok küçüktür.
Kollektör terminaline ulaşan yayıcı akım
$$ \ alpha I_E $$
Toplam toplayıcı akımı
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {sızıntı} $$
Verici-taban gerilimi V EB = 0 ise, o zaman bile, I CBO (çıkış açık kollektör-temel akımı) olarak adlandırılabilecek küçük bir kaçak akım akar .
Kollektör akımı bu nedenle şu şekilde ifade edilebilir:
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ I_E = I_C + I_B $$
$$ I_C = \ alpha (I_C + I_B) + I_ {CBO} $$
$$ I_C (1 - \ alpha) = \ alpha I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + \ frac {I_ {CBO}} {1 - \ alpha} $$
$$ I_C = \ left (\ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} \ sağ) I_B + \ left (\ frac {1} {1 - \ alpha} \ sağ) I_ {CBO} $$
Dolayısıyla, yukarıda türetilen, kollektör akımı için bir ifadedir. Kollektör akımının değeri, kullanımdaki transistörün akım yükseltme faktörünün yanı sıra temel akıma ve kaçak akıma bağlıdır.
CB konfigürasyonunun özellikleri
Bu konfigürasyon voltaj kazancı sağlar ancak akım kazancı sağlamaz.
V olan CB Verici baz voltajı V küçük bir artış ile, sabit bir EB , Emitör akımı e artmış olur.
Verici Akımı I E , Kollektör voltajı V CB'den bağımsızdır .
Kollektör Voltajı V CB , V EB sabit tutulduğunda yalnızca düşük voltajlarda I C kolektör akımını etkileyebilir .
Giriş direnci Riyayıcı baz gerilimindeki değişim (ΔV oranıdır EB yayıcı akımı (Ai değişime) e sabit toplayıcı temel gerilimi V de) CB .
$ R_i = \ frac {\ Delta V_ {EB}} {\ Delta I_E} sabit V de $ CB
Giriş direnci çok düşük bir değere sahip olduğundan, küçük bir V EB değeri, büyük bir yayıcı akım akımı I E üretmek için yeterlidir .
Çıkış direnci Rosabit emitör akımı IE'de kollektör temel gerilimindeki (ΔV CB ) değişimin kolektör akımındaki (ΔI C ) değişime oranıdır .
$ R_o = \ frac {\ Delta V_ {CB}} {\ Delta I_C} $ sabit I E'de
Çıkış direnci çok yüksek bir değere sahip olduğundan, V CB'deki büyük bir değişiklik, kolektör akımında I C çok küçük bir değişiklik üretir .
Bu Yapılandırma, sıcaklık artışına karşı iyi bir stabilite sağlar.
CB konfigürasyonu, yüksek frekans uygulamaları için kullanılır.
Ortak Verici (CE) Yapılandırması
Adın kendisi, Emitterterminal, transistörün hem girişi hem de çıkışı için ortak terminal olarak alınır. Hem NPN hem de PNP transistörleri için ortak verici bağlantısı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.
CB konfigürasyonunda olduğu gibi, yayıcı bağlantısı ileri eğimlidir ve kolektör bağlantısı ters eğimlidir. Elektron akışı da aynı şekilde kontrol edilir. Giriş akımı temel akımdırIB ve çıkış akımı kollektör akımıdır IC buraya.
Baz Akım Yükseltme faktörü (β)
Kolektör akımındaki (ΔI C ) değişimin temel akımdaki (ΔI B ) değişime oranı olarak bilinir.Base Current Amplification Factor. Β ile gösterilir.
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} $$
Β ve α arasındaki ilişki
Temel akım yükseltme faktörü ile yayıcı akım yükseltme faktörü arasındaki ilişkiyi türetmeye çalışalım.
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_B} $$
$$ \ alpha = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} $$
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ \ Delta I_E = \ Delta I_B + \ Delta I_C $$
$$ \ Delta I_B = \ Delta I_E - \ Delta I_C $$
Yazabiliriz
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E - \ Delta I_C} $$
ΔI E ile Bölme
$$ \ beta = \ frac {\ Delta I_C / \ Delta I_E} {\ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E} - \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E}} $$
Sahibiz
$$ \ alpha = \ Delta I_C / \ Delta I_E $$
Bu nedenle,
$$ \ beta = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} $$
Yukarıdaki denklemden, α 1'e yaklaştıkça β'nın sonsuza ulaştığı açıktır.
Bu nedenle the current gain in Common Emitter connection is very high. Bu devre bağlantısının çoğunlukla tüm transistör uygulamalarında kullanılmasının nedeni budur.
Kollektör Akımı İfadesi
Ortak Verici konfigürasyonunda, I B giriş akımı ve I C çıkış akımıdır.
Biliyoruz
$$ I_E = I_B + I_C $$
Ve
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ = \ alpha (I_B + I_C) + I_ {CBO} $$
$$ I_C (1 - \ alpha) = \ alpha I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + \ frac {1} {1 - \ alpha} I_ {CBO} $$
Temel devre açıksa, yani I B = 0 ise,
Taban açıkken kollektör yayıcı akımı I CEO
$$ I_ {CEO} = \ frac {1} {1 - \ alpha} I_ {CBO} $$
Bunun değerini önceki denklemde değiştirerek elde ederiz
$$ I_C = \ frac {\ alpha} {1 - \ alpha} I_B + I_ {CEO} $$
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
Böylece kollektör akımı denklemi elde edilir.
Diz Voltajı
CE konfigürasyonunda, temel akım I B'yi sabit tutarak, V CE değişmişse, I C neredeyse 1v V CE'ye yükselir ve daha sonra sabit kalır. V Bu değer CE akım I kolektör kadar olduğu Cı- V değişikliği ce denirKnee Voltage. Transistörler CE konfigürasyonunda çalışırken bu diz geriliminin üzerinde çalıştırılır.
CE Yapılandırmasının Özellikleri
Bu konfigürasyon, iyi bir akım kazancı ve voltaj kazancı sağlar.
V tutulması CE V küçük bir artış ile, sabit BE taban akımı B CB konfigürasyonlarda daha hızlı bir şekilde artmaktadır.
Diz voltajının üzerindeki herhangi bir V CE değeri için , I C yaklaşık olarak βI B'ye eşittir .
Giriş direnci Risabit kollektör verici voltajı V CE'de baz yayıcı voltajındaki (ΔV BE ) değişimin temel akımdaki değişime (ΔI B ) oranıdır .
$ R_i = \ frac {\ Delta V_ {BE}} {\ Delta I_B} $ sabit V CE'de
Giriş direnci çok düşük bir değere sahip olduğundan, küçük bir V BE değeri, büyük bir temel akım I B akımı üretmek için yeterlidir .
Çıkış direnci Rosabit I B'de kollektör emiter voltajındaki (ΔV CE ) değişimin kolektör akımındaki (ΔI C ) değişime oranıdır .
$ R_o = \ frac {\ Delta V_ {CE}} {\ Delta I_C} $ I B sabitinde
CE devresinin çıkış direnci, CB devresinden daha az olduğu için.
Bu yapılandırma genellikle önyargı dengeleme yöntemleri ve ses frekansı uygulamaları için kullanılır.
Ortak Toplayıcı (CC) Yapılandırması
Adın kendisi, Collectorterminal, transistörün hem girişi hem de çıkışı için ortak terminal olarak alınır. Hem NPN hem de PNP transistörleri için ortak kollektör bağlantısı aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.
CB ve CE konfigürasyonlarında olduğu gibi, yayıcı bağlantısı ileri eğimlidir ve kolektör bağlantısı ters eğimlidir. Elektron akışı da aynı şekilde kontrol edilir. Giriş akımı temel akımdırIB ve çıkış akımı verici akımıdır IE buraya.
Akım Yükseltme Faktörü (γ)
Verici akımındaki (ΔI E ) değişimin temel akımdaki (ΔI B ) değişime oranı olarak bilinir.Current Amplification factorortak toplayıcı (CC) konfigürasyonunda. Γ ile gösterilir.
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_B} $$
- CC konfigürasyonundaki mevcut kazanç, CE konfigürasyonundaki ile aynıdır.
- CC konfigürasyonundaki voltaj kazancı her zaman 1'den azdır.
Γ ve α arasındaki ilişki
Γ ve α arasında bir ilişki kurmaya çalışalım.
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_B} $$
$$ \ alpha = \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E} $$
$$ I_E = I_B + I_C $$
$$ \ Delta I_E = \ Delta I_B + \ Delta I_C $$
$$ \ Delta I_B = \ Delta I_E - \ Delta I_C $$
I B'nin değerini değiştirerek , şunu elde ederiz
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E - \ Delta I_C} $$
ΔI E ile Bölme
$$ \ gamma = \ frac {\ Delta I_E / \ Delta I_E} {\ frac {\ Delta I_E} {\ Delta I_E} - \ frac {\ Delta I_C} {\ Delta I_E}} $$
$$ = \ frac {1} {1 - \ alpha} $$
$$ \ gamma = \ frac {1} {1 - \ alpha} $$
Kollektör akımı için ifade
Biliyoruz
$$ I_C = \ alpha I_E + I_ {CBO} $$
$$ I_E = I_B + I_C = I_B + (\ alpha I_E + I_ {CBO}) $$
$$ I_E (1 - \ alpha) = I_B + I_ {CBO} $$
$$ I_E = \ frac {I_B} {1 - \ alpha} + \ frac {I_ {CBO}} {1 - \ alpha} $$
$$ I_C \ cong I_E = (\ beta + 1) I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Yukarıdakiler kollektör akımının ifadesidir.
CC Yapılandırmasının Özellikleri
Bu konfigürasyon akım kazancı sağlar ancak voltaj kazancı sağlamaz.
CC konfigürasyonunda, giriş direnci yüksek ve çıkış direnci düşüktür.
Bu devrenin sağladığı voltaj kazancı 1'den azdır.
Kollektör akımı ile taban akımının toplamı emitör akımına eşittir.
Giriş ve çıkış sinyalleri fazdadır.
Bu konfigürasyon, evirmeyen amplifikatör çıkışı olarak çalışır.
Bu devre çoğunlukla empedans uyumu için kullanılır. Bu, yüksek empedanslı bir kaynaktan düşük empedanslı bir yük sürmek anlamına gelir.