Транзистор смещения

Смещение — это процесс подачи постоянного напряжения, которое помогает в функционировании цепи. Транзистор основан на прямом смещении основания эмиттера и смещении основания коллектора, так что он остается в активной области, чтобы работать в качестве усилителя.

В предыдущей главе мы объяснили, как транзистор действует как хороший усилитель, если и входная, и выходная секции смещены.

Транзистор смещения

Надлежащий поток нулевого тока коллектора сигнала и поддержание надлежащего напряжения коллекторного передатчика во время прохождения сигнала известен как смещение транзистора . Схема, которая обеспечивает смещение транзистора, называется схемой смещения .

Необходимость смещения постоянного тока

Если на вход BJT подается сигнал очень малого напряжения, он не может быть усилен. Потому что для BJT, чтобы усилить сигнал, должны быть выполнены два условия.

• Входное напряжение должно превышать напряжение включения для включенного транзистора.

• BJT должен находиться в активной области , чтобы работать в качестве усилителя .

Входное напряжение должно превышать напряжение включения для включенного транзистора.

BJT должен находиться в активной области , чтобы работать в качестве усилителя .

Если соответствующие источники постоянного тока и токи подаются через BJT от внешних источников, так что BJT работает в активной области и накладывает сигналы переменного тока, подлежащие усилению, то этой проблемы можно избежать. Заданное напряжение и токи постоянного тока выбраны таким образом, что транзистор остается в активной области в течение всего входного цикла переменного тока. Следовательно, необходимо смещение постоянного тока.

На рисунке ниже показан транзисторный усилитель с постоянным смещением на входной и выходной цепях.

Чтобы транзистор работал в качестве точного усилителя, рабочая точка должна быть стабилизирована. Давайте посмотрим на факторы, которые влияют на стабилизацию рабочей точки.

Факторы, влияющие на рабочую точку

Основным фактором, влияющим на рабочую точку, является температура. Рабочая точка смещается из-за изменения температуры.

При повышении температуры это влияет на значения I _CE , β, V _BE .

• I _CBO удваивается (за каждые 10 ^o подъема)
• V _BE уменьшается на 2,5 мВ (на каждые 1 ^o подъема)

Таким образом, основная проблема, которая влияет на рабочую точку, это температура. Следовательно, рабочая точка должна быть независимой от температуры, чтобы достичь стабильности. Для этого вводятся схемы смещения.

стабилизация

Процесс создания рабочей точки, независимой от изменений температуры или изменений параметров транзистора, известен как стабилизация .

Как только стабилизация достигнута, значения I _C и V _CE становятся независимыми от колебаний температуры или замены транзистора. Хорошая схема смещения помогает в стабилизации рабочей точки.

Необходимость стабилизации

Стабилизация рабочей точки должна быть достигнута по следующим причинам.

• Температурная зависимость I _C
• Индивидуальные вариации
• Тепловой побег

Давайте разберемся в этих понятиях подробнее.

Температурная зависимость I _C

В качестве выражения для коллектора тока I _C используется

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

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

На ток утечки коллектора I _CBO сильно влияют перепады температуры. Чтобы выйти из этого, условия смещения устанавливаются так, чтобы нулевой ток коллектора сигнала I _C = 1 мА. Следовательно, рабочую точку необходимо стабилизировать, т. Е. Необходимо поддерживать постоянную I _C.

Индивидуальные вариации

Поскольку значение β и значение V _BE не одинаковы для каждого транзистора, при каждой замене транзистора рабочая точка имеет тенденцию к изменению. Следовательно, необходимо стабилизировать рабочую точку.

Тепловой побег

В качестве выражения для коллектора тока I _C

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

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

Поток тока коллектора, а также ток утечки коллектора вызывают рассеивание тепла. Если рабочая точка не стабилизирована, возникает кумулятивный эффект, который увеличивает этот отвод тепла.

Саморазрушение такого нестабилизированного транзистора известно как тепловое убегание .

Чтобы избежать теплового разгона и разрушения транзистора, необходимо стабилизировать рабочую точку, т. Е. _{Поддерживать} постоянную I _C.

Коэффициент стабильности

Понятно, что I _C следует поддерживать постоянным, несмотря на изменения I _CBO или I _CO . Степень, в которой схема смещения является успешной в поддержании этого, измеряется фактором стабильности . Обозначается S.

По определению скорость изменения тока I _C коллектора относительно тока I _CO утечки коллектора при постоянных β и I _B называется коэффициентом стабильности .

$S = \ frac {d I_C} {d I_ {CO}}$ при постоянных I _B и β

Следовательно, мы можем понять, что любое изменение тока утечки на коллекторе в значительной степени меняет ток на коллекторе. Коэффициент устойчивости должен быть как можно ниже, чтобы ток коллектора не пострадал. S = 1 — идеальное значение.

Общее выражение коэффициента устойчивости для конфигурации CE можно получить следующим образом.

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

Различая приведенное выше выражение по отношению к I _C , получим

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

Или же

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

Так как $\ frac {d I_ {CO}} {d I_C} = \ frac {1} {S}$

Или же

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

Следовательно, коэффициент устойчивости S зависит от β, I _B и I _C.