Transistor a emettitore comune

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Circuito a emettitore comune NPN
Transistor bjt nella configurazione ad emettitore comune

In elettronica, il transistor a emettitore comune è una configurazione del transistor a giunzione bipolare, usata comunemente come amplificatore. In tale dispositivo, l'emettitore è collegato direttamente a massa, mentre la base si trova alla tensione V_{BE}. La V_{CC} è la tensione di alimentazione del circuito ed R_L è la resistenza di carico. La giunzione di emettitore risulta polarizzata direttamente e quella di collettore inversamente, nella "regione attiva" del transistor.

Si nota che:

(1) \, I_C = - \alpha_F I_E + I_{C0} \left(1 - e^{\frac{V_C}{V_T}}\right)
(2) \, \, I_B = - I_C - I_E
(3) \, I_C = I_{C0} - \alpha I_E

la corrente di collettore vale:

I_C = I_{C0} - \alpha \cdot (- I_B - I_C) = I_{C0} + \alpha I_B + \alpha I_C

da cui, mettendo in evidenza I_C:

I_C = \frac{I_{C0}}{1 - \alpha} + \frac{\alpha I_B}{1 - \alpha}

In generale si definisce (4) \, \, \beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha} detta "amplificazione per ampi segnali", e dunque:

(5) \,  I_C = (1 + \beta) I_{C0} + \beta I_B

che si può approssimare, sapendo che I_B >> I_{C0} allora il primo addendo si può trascurare:

(5') \, I_C \simeq \beta I_B

che dice come il transistor si comporta come amplificatore: una piccola variazione della corrente di base produce tramite il coefficiente \beta, una notevole variazione di corrente di collettore, poiché 0,95 \le \alpha \le 0,999 il coefficiente \beta è dell'ordine di 10^{2}. In questo senso il transistor è anche un generatore di corrente controllato in corrente (o anche controllato in tensione), per questa sua caratteristica.

In corrente continua l'amplificazione viene espressa anche come:

h_{FE} = \beta_{dc} = \frac{I_C}{I_B} \simeq \beta

mentre per piccoli segnali si usa il modello ibrido nel quale l'amplificazione di corrente è:

\beta' = h_{fe} = \left. \frac{\partial I_C}{\partial I_B} \right|_{V_{CE} = cost}

Si prenda ora il caso del transistor nella "regione di interdizione" (giunzioni polarizzate entrambe inversamente): in questa regione non dovrebbe passare corrente, quindi dovrebbe essere la regione nella quale I_B = 0 \rightarrow I_C = 0. Ma seguendo le equazioni (1) e (2) si vede che per I_B = 0 si ottiene:

I_C = - I_E = \frac{I_{C0}}{1 - \alpha} = I_{CB0}

cioè una corrente di saturazione inversa di collettore quando la base è a circuito aperto cioè non passa corrente I_B =0 (da notare che è diversa da I_{C0}). Quindi non basta che la corrente di base sia nulla perché il transistor sia in interdizione (come si nota anche nel trattare la stessa zona in configurazione di base comune), c'è bisogno di un'ulteriore condizione cioè che: I_C = - I_{C0}, cioè applicando una tensione V_{BE} \simeq 0,1 \, V, è possibile effettivamente annullare tutte le correnti. Si prenda la "regione di saturazione": in questa regione entrambe le giunzioni sono polarizzate direttamente. In tale regione la corrente di collettore è indipendente dalla corrente di base, cioè qualsiasi valore della corrente di base non influisce sulla corrente di collettore.

Infine i ragionamenti fatti per la configurazione a collettore comune sono analoghi a quello a emettitore comune con le opportune variazioni di pedici nelle formule.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Alle basse frequenze, usando il modello a pi greco ibrido, si possono ricavare le seguenti caratteristiche a piccolo segnale. (Le linee parallele indicano componenti in parallelo.)

Definizione Espressione
Guadagno in tensione A_{\text{v}} \triangleq \frac{v_{\text{out}} }{ v_{\text{in}} } \begin{matrix}-\frac{ \beta R_{\text{C}} }{ r_{\pi} + ( \beta +1 ) R_{\text{E}} }\end{matrix}
Guadagno in corrente A_{\text{i}} \triangleq \frac{i_{\text{out}} }{ i_{\text{in}} } \beta
Resistenza di ingresso r_{\text{in}} \triangleq \frac{v_{\text{in}}}{i_{\text{in}}} r_{\pi} +( \beta +1 ) R_{\text{E}}
Resistenza di uscita r_{\text{out}} \triangleq \frac{v_{\text{out}}}{i_{\text{out}}} R_{\text{C}}

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]