Temel Elektronik - Transistör Yapılandırmaları
Bir Transistörün 3 terminali vardır, yayıcı, taban ve toplayıcı. Bu 3 terminali kullanarak transistör, 3 farklı olası konfigürasyonda hem giriş hem de çıkış için ortak 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
İsmin kendisi, Baz terminalin transistörün hem girişi hem de çıkışı için ortak terminal olarak alındığını ifade eder. 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 voltajıVCB bu süre boyunca sabit tutulur.
CB konfigürasyonunda, giriş akımı verici akımıdır IE ve çıkış akımı kollektör akımıdır IC.
Current Amplification Factor (α)
Kollektör gerilimindeki ($ \ Delta I_ {C} $) emitör akımındaki değişime ($ \ Delta I_ {E} $) olan değişim oranı VCB sabit tutulur, denir Current amplification factor. Α ile gösterilir.
$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} \: \: \: sabit \: V_ {CB} $$
Kollektör akımı için ifade
Yukarıdaki fikirle kollektör akımı için bir ifade çizmeye çalışalım. Akan yayıcı akımla birlikte, elektron deliği rekombinasyonu nedeniyle baz terminalden akan bir miktar temel akım IB vardır. 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
$$ \ mathbf {\ mathit {\ alpha I_ {E}}} $$
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:
$$ I_ {C} \: = \: \ alpha I_ {E} \: + \: I_ {CBO} $$
$$ I_ {E} \: = \: I_ {C} \: + \: I_ {B} $$
$$ I_ {C} \: = \: \ alpha (I_ {C} \: + \: I_ {B}) \: + \: I_ {CBO} $$
$$ I_ {C} (1 \: - \: \ alpha) \: = \: \ alpha I_ {B} \: + \: I_ {CBO} $$
$$ I_ {C} \: = \: (\ frac {\ alpha} {1 \: - \: \ alpha}) \: I_ {B} \: + \: (\ frac {I_ {CBO}} { 1 \: - \: \ alpha}) $$
$$ I_ {C} \: = \: (\ frac {\ alpha} {1 \: - \: \ alpha}) \: I_ {B} \: + \: (\ frac {1} {1 \: - \: \ alpha}) I_ {CBO} $$
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.
Olmak VCBSabit, Verici-taban geriliminde küçük bir artışla V EB , Verici akımıIE artar.
Verici Akımı IE Kollektör voltajından bağımsızdır VCB.
Kollektör Voltajı VCB kollektör akımını etkileyebilir ICsadece düşük voltajlarda, V EB sabit tutulduğunda.
Giriş direnci ri, sabit toplayıcı temel geriliminde emitör-taban gerilimindeki ($ \ Delta {V_ {EB}} $) emitör akımındaki ($ \ Delta {I_ {E}} $) değişimin oranıdır. VCB.
$$ \ eta \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {EB}}} {\ Delta {I_ {E}}} \: \: \: sabit \: V_ {CB} $$
Giriş direnci çok düşük bir değere sahip olduğundan, küçük bir V EB değeri, büyük bir yayıcı akım akımı üretmek için yeterlidir.IE.
Çıkış direnci r o , kolektör temel gerilimindeki ($ \ Delta {V_ {CB}} $) sabit yayıcı akımındaki kolektör akımındaki ($ \ Delta {I_ {C}} $) değişimin oranıdır.IE.
$$ r_ {o} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {CB}}} {\ Delta {I_ {C}}} \: \: sabit \: l_ {E} $$ konumunda
Çıkış direnci çok yüksek bir değere sahip olduğundan, VCB kollektör akımında çok az değişiklik yaratır IC.
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.
Base Current Amplification factor (β)
Toplayıcı akımındaki değişimin ($ \ Delta {I_ {C}} $) temel akımdaki değişime ($ \ Delta {I_ {B}} $) oranı şu şekilde 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
$$ \ beta \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {C}}} {\ Delta I_ {E} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$
$$ ile Bölme
$$ \ beta \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$
$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$
Sahibiz
$$ \ alpha \: = \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}} $$
Bu nedenle,
$$ \ beta \: = \: \ frac {\ alpha} {1- \ alpha} $$
Yukarıdaki denklemden, α 1'e yaklaştıkça β'nın sonsuza ulaştığı açıktır.
Bu nedenle the current gain in Common Emitter connection is very high. Bu devre bağlantısının çoğunlukla tüm transistör uygulamalarında kullanılmasının nedeni budur.
Kollektör Akımı İfadesi
Common Emitter konfigürasyonunda, IB giriş akımı ve IC çıkış akımıdır.
Biliyoruz
$$ 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 IB = 0,
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 akımı koruyarak IB sabit, eğer VCE Çeşitlidir, IC neredeyse 1v'ye yükselir VCEve daha sonra sabit kalır. Bu değeriVCE hangi kollektör akımına kadar IC ile değişir VCE denir Knee Voltage. Transistörler CE konfigürasyonunda çalışırken bu diz geriliminin üzerinde çalıştırılır.
CE Yapılandırmasının Özellikleri
Bu konfigürasyon, iyi bir akım kazancı ve voltaj kazancı sağlar.
Tutmak VCE sabit, küçük bir artışla VBE temel akım IB CB konfigürasyonlarına göre daha hızlı artar.
Herhangi bir değeri için VCE diz üstü gerilim, IC yaklaşık olarak eşittir βIB.
Giriş direnci ri sabit toplayıcı yayıcı geriliminde baz yayıcı voltajındaki değişimin ($ \ Delta {V_ {BE}} $) baz akımdaki değişime ($ \ Delta {I_ {B}} $) oranıdır VCE.
$$ r_ {i} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {BE}}} {\ Delta {I_ {B}}} \: \: sabit \: V_ {CE} $$ konumunda
Giriş direnci çok düşük bir değere sahip olduğundan, küçük bir değer VBE büyük bir taban akımı akımı üretmek için yeterlidir IB.
Çıkış direnci ro kollektör yayıcı voltajındaki değişimin ($ \ Delta {V_ {CE}} $) kolektör akımındaki ($ \ Delta {I_ {C}} $) sabitteki değişime oranıdır IB.
$$ r_ {o} \: = \: \ frac {\ Delta {V_ {CE}}} {\ Delta {I_ {C}}} \: \: sabit \: I_ {B} $$ konumunda
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.
Current Amplification Factor (γ)
Verici akımındaki değişimin ($ \ Delta {I_ {E}} $) temel akımdaki değişime ($ \ Delta {I_ {B}} $) oranı şu şekilde bilinir: Current Amplification factorortak toplayıcı (CC) konfigürasyonunda. İle gösterilirγ.
$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {B}}} $$
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
$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ Delta {I_ {E}}} {\ Delta {I_ {E}} \: - \: \ Delta I_ {C}} $$
$ \ Delta I_ {E} $ 'a bölünüyor
$$ \ gamma \: = \: \ frac {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}}} {\ frac {\ Delta I_ {E}} {\ Delta I_ {E}} \: - \: \ frac {\ Delta I_ {C}} {\ Delta I_ {E}}} $$
$$ \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$
$$ \ gamma \: = \: \ frac {1} {1 \: - \: \ alpha} $$
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.