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Beginners Bjt

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Alinik - ultimo accesso il 03/11/2011, 18:51

BEGINNERS BJT

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Tutorial rivolto ai principianti che arontano per la prima volta l'argmento dell'uso dei transistor BJT. Queste prima parte presenta il modello ai grandi segnali, ne seguir una seconda ai piccoli segnali

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Beginners BJT

Introduzione semplicata ma abbastanza approfondita ai transistor bipolari BJT, rivolta a chi per la prima volta si avvicina a questo aascinate e importante argomento.

Shanghai: tratta dai titoli di coda del lm "il ventaglio segreto" By adnoctis

IntroduzioneQuesto articolo raccoglie i concetti fondamentali a riguardo della polarizzazione del BJT. Il transistor viene impiegato secondo il suo modello ai grandi segnali. La teoria qui contenuta serve al calcolo del punto di riposo. Un secondo articolo tratter in maniera approfondita il modello ai piccoli segnali e quindi l'impiego del transistore (o dei transistori per le congurazioni multi stadio) per la progettazione degli amplicatori di tensione, di corrente, di potenza. Questo articolo una indispensabile introduzione per il successivo. L'articolo verr usato principalmente da me stesso per le lezioni che terr negli anni a venire negli istituti di formazione professionale e scuole tecniche diurne e serali nonch i corsi hobbistici di elettronica presso il centro culturale ZIP (zona industriale di Padova).

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Marco Gottardo as adnoctis

Indice degli argomenticongurazione PNP e NPN zone di lavoro del BJT (tabella fondamentale) caratteristiche necessarie per avere eetto transistor denizione di guadagno statico di corrente Bf modello ai grandi segnali simbologia congurazione del circuito con BJT (EC) caratteristica di uscita del BJT le correnti di dispersione retta di carico polarizzazione con 4 resistenze secondo esempio di polarizzazione con 4 resistenze il BJT come interruttore controllato I ponti H utile esempio di polarizzazione calcolo della Ib di saturazione la connessione darlinghton eetto early esercizio riassuntivo completo regola pratica "Rule of tale" per determinare la R di polarizzazione lo specchio di corrente Multivibratore astabile Inverter didattico Interdittore di linea.

Il modello ai grandi segnaliDi Marco Gottardo as ad.noctis

Iniziamo la discussione in maniera breve e classica ovvero dicendo che l'acronimo BJT signica Bipolar junction transistor, con cui si vuole esprimere il concetto che il usso di cariche maggioritarie che attraversano il canale conduttore incontreranno nel tragitto sia il drogaggio positivo che il drogaggio negativo dei cristalli componenti. In eetti le giunzioni nel componente sono due ma non questo fatto a dare il nome bens il primo. Gli schemi elettrici e molte formule sono volutamente scritte a mano in modo da lasciare una impronta inconfondibile nella propriet intelletuale dell'articolo. Prima di procedere, vi consiglio di eettuare il salto a questo link dove potrete leggere un articolo, da me scritto, che una indispensabile, ma leggera e discorsiva, introduzione a questo articolo con valenza molto pi tecnica pur essendo specicatamente pensata per i principianti. Nell'appendice di ne pagina dell'articolo nel link troverete i pi comuni housing per i BJT. Questa raccolta vi servir per i successivi passi in cui dovrete impiegare il componente in circuiti stampati fatti in FidoCad, quindi indispensabile sapere la dierenza tra un TO92 e un TO220. Chi volesse coservare una trattazione completa ed ecace sull'uso dei transistor dovrebbe creare i pdf e stampare entrambi gli articoli considerando introduttivo quello presente al link. Leggi articolo introduttivo -> selettore canali audio a BJT

Congurazione PNP e NPN.Come sappiamo, l'accostamento di due cristalli di diverso drogaggio, uno P con drogante del terzo gruppo e uno N con drogante del quinto gruppo della tabella periodica degli elementi, tipicamente Arsenico e Gallio, vanno a formare il diodo a giunzione con anodo e catodo orientati come in gura:

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Pur non essendo semplicemente l'insieme di due diodi il transistor BJT formato, come questo, da due giunzioni dove per spessori e intensit di drogaggio non sono casuali. Ci sono due possibili casi con cui si presentano in sequenza i drogaggi dei tre cristalli che compongono il dispositivo:

Dalle schematizzazioni soprariportate si potrebbe pensare che il transistor sia un componente simmetrico, ma ovviamente non cos. Il transistor ha tre terminali saldati ai cristalli che formano le giunzioni, questi sono identicati con il nome Emettitore, Base, collettore.

Dove vale la notazione: E = emettitore, emette cariche (con verso che dipende dalla polarizzazione) B = base, modula il usso di cariche C = collettore, raccoglie le cariche Wb= larghezza del cristallo che va a comporre, iteragendo con gli altri, la giunzione di base

Zone di lavoro del BJT.Ricordiamo che una giunzione PN si dice polarizzata direttamente quando la tensione risulta maggiore all'anodo rispetto al catodo di almeno 0,7V. Tale tensione nota con il nome di V-gamma (nei normali diodi a giunzione). Segue una tabella che riassume il funzionamento del BJT in funzione della polarizzazione delle giunzioni, valida sia per il modello PNP che per NPN. ( fondamentale conoscere questa tabella)

EBJ

CBJ

MODO DI FUNZIONAMENTO

INVERSA INVERSA SPENTO DIRETTA DIRETTA SATURAZIONE DIRETTA INVERSA ATTIVA DIRETTA (AMPLIFICATORE)

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INVERSA DIRETTA

ATTIVA INVERSA (PORTE TTL)

caratteristiche necessarie per avere eetto transistor.Anch la doppia giunzione si comporti da transistor necessario si verichi che la larghezza della base Wb sia molto minore di Lb, di cui stiamo per dare la denizione. Inoltre i drogaggi non devono avere uguale concentrazione nei tre cristalli: Ne = drogaggio (concentrazione) in emettitore Nb = drogaggio alla base Nc = drogaggio al collettore Per esserci amplicazione deve valere: Ne >> Nb (>Nc) Deniamo con Lb il percorso medio che una carica maggioritaria riesce a percorre nel cristallo prima di ricombinarsi. Se la larghezza della base Wb minore della lunghezza Lb allora le cariche possono attraversare la giunzione senza ricombinarsi completamente. All'interno del transistor vi sono correnti sia di elettroni che di lacune. Lo scopo principale di un transistor di fornire una grande I c in funzione di una piccola Ib, e da questo concetto si possono ottenere svariate combinazioni di funzionamento. In sostanza il componente risulta sempre (NELLE NORMALI APPLICAZIONI) essere l'anello di congiunzione tra due maglie , ed avendo tre terminali queste due avranno in comune uno dei tre. Siamo ora in grado di distinguere le congurazioni: Base comune = il terminale in comune per le due maglie la base Emettitore comune = il terminale comune per due maglie l'emettitore Collettore comune = il terminale in comune alle due maglie il collettore Per ottenere un amplicatore si deve fare lavorare il transistor in zona attiva diretta. Per ottenere un interruttore elettronico controllato lo si fa lavorare in saturazione (interruttore chiuso) e in interdizione (interruttore aperto).

Denizione di guadagno statico.Il costruttore fornisce il parametro B che ha due possibili forme: BF = guadagno statico in corrente. Bf = guadagno dinamico in corrente (oppure B per non confondere i simboli) Essendo un rapporto tra due correnti risulta semplicata l'unit di misura quindi si tratta di un numero puro spesso indicato con hfe.

E' quindi possibile trovare un legame tra la corrente di ingresso e la corrente di uscita del transistor. Di norma la corrente di ingresso la corrente di comando mentre la corrente di collettore pilota il

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carico. E' essenziale sapere che il transistor non un componente lineare quindi non applicabile direttamente la legge di Ohm. Con alcuni accorgimenti possibile linearizzare il componente, questo consente di eseguire uno studio del circuito con il metodo di kirchho o il teorema di Thevenin.

Modello ai grandi segnali (linearizzazione)Nell'immagine vediamo il modello linearizzato del BJT NPN quando utilizzato in maniera statica, ovvero con segnali di input costanti (stazionari) detti "grandi segnali".

Essendo la BE polarizzata direttamente si ha:

Il cui si sostituito il diodo equivalente nella giunzione Base-Emettitore con un equivalente generatore di tensione costante pari alla V-Gamma di questo diodo. Chiameremo questa tensione Vbe. Inserisci qui il testo

I simbologiai simboli graci del componente sono di certo noti, possono avere o meno il "cerchietto" attorno a seconda che il case metallico sia o no connesso a uno dei terminali. Quando non lo , o il contenitore plastico co