I transistor sono dispositivi elettronici costituiti da semiconduttori, ad esempio silicio o germanio. Funzionano principalmente come amplificatori o interruttori. Un transistor bipolare è composto da tre strati che sono chiamati base, emettitore e collettore. La base è lo strato intermedio e controlla il comportamento degli altri comportandosi come un cancello. Ogni strato ha un cavo metallico per la connessione in un circuito.
Un transistor bipolare NPN è così chiamato perché gli strati esterni sono semiconduttori di tipo N, mentre la base è di tipo P. N sta per portatori o elettroni con carica negativa e P per portatori o fori di carica positivi.
Caratteristiche generali
Per l'amplificazione viene utilizzato un circuito emettitore o CE comune. Un piccolo segnale introdotto nella base produce un segnale più grande in uscita. Ha il cavo dell'emettitore collegato a terra. Di solito è costruito con almeno due resistori, uno alla base e l'altro al collettore.
Il circuito ha due anelli, uno dei quali è chiamato il ciclo base e l'altro il circuito del collettore. I loop vengono trovati usando la legge di Kirchoff per seguire il percorso tra la tensione fornita e i cavi del transistor. Viene anche usata la legge di Ohm. È V = IR, dove V è la tensione, I la corrente e R è la resistenza.
Il guadagno del transistor, o dc beta, è il rapporto tra la corrente del collettore IC e la corrente di base IB, e è simboleggiato come Bdc, dove B è la lettera greca beta. Si chiama anche Hfe. Il guadagno indica quanto viene amplificato il segnale di ingresso. È una costante che dipende dal tipo di transistor.
I transistor NPN possono essere modellati come due diodi back-to-back in quello che viene chiamato il modello Ebers-Moll. L'emettitore di base si comporta come un diodo di polarizzazione diretta, mentre il collettore di base si comporta come un diodo con polarizzazione inversa. Forward biased significa che la tensione è applicata è in una direzione di conduzione, mentre polarizzazione inversa significa che la tensione è applicata contro il flusso di corrente facile.
Caratteristiche di input
Le caratteristiche di input si trovano considerando il loop di base.
Un grafico della corrente di base IB rispetto a VBE, che è la tensione tra la base e l'emettitore, sembra quello di un diodo ordinario. La corrente è zero fino a quando VBE raggiunge 0,7 volt, dove poi aumenta molto all'improvviso.
La tensione di base in avanti sollecita l'emettitore. L'equazione per trovare la tensione attraverso il resistore RB è VBB - VBE, dove VBB è la tensione di base. L'attuale IB viene trovato usando VBB - VBE /RB.
Caratteristiche di uscita
Le caratteristiche di uscita vengono rilevate considerando il ciclo del collettore.
Un grafico della corrente CC del collettore rispetto a la tensione VCE collector-emitter mostra la stessa forma per transistor diversi, anche se i numeri saranno diversi. Quando VCE è zero, lo è anche IC. Man mano che aumenta VCE, IC rimarrà a zero e poi improvvisamente sparare quando la tensione raggiunge un certo valore, più o meno allo stesso modo di IB. A differenza di IB, IC raggiungerà un plateau e quindi rimarrà sostanzialmente costante all'aumentare del VCE. Il grafico illustra che IC = Bdc * IB, o che un piccolo aumento di IB porta ad un grande aumento di IC.
IB sarà costante fino a quando non verrà raggiunta la regione di breakdown del transistor. Questa regione è dove il transistor si danneggia quando la tensione è troppo grande e dipende dal tipo di transistor. IB aumenterà rapidamente quando viene raggiunta la tensione di rottura.
La tensione del collettore inverte il carico al collettore. La tensione del collettore-emettitore è uguale alla tensione del collettore meno la tensione attraverso il resistore del collettore. È VCE = VC - IC * RC.
