Κατανόηση Της Πόλωσης Βάσης Στα Τρανζίστορ

Εάν είστε φοιτητής μηχανικός ή μηχανικός, πιθανότατα γνωρίζετε για τα τρανζίστορ και πόσο σημαντικά είναι στα σύγχρονα ηλεκτρονικά.

Αλλά έχετε σταματήσει ποτέ να σκεφτείτε πόσο σημαντική είναι η βασική προκατάληψη για το πόσο καλά λειτουργούν αυτές οι συσκευές; Η πόλωση βάσης είναι η άμεση τάση που εφαρμόζεται στην επαφή πλειοψηφικού φορέα ενός τρανζίστορ.

Είναι απαραίτητο για τον έλεγχο της ροής του ρεύματος μέσω της συσκευής.

Χωρίς τη σωστή πόλωση βάσης, ένα τρανζίστορ δεν μπορεί να λειτουργήσει σωστά, κάτι που μπορεί να οδηγήσει σε περίεργη συμπεριφορά ή ακόμα και σε αστοχία.

Σε αυτήν την ανάρτηση ιστολογίου, θα μιλήσω για το τι είναι η προκατάληψη βάσης και γιατί είναι τόσο σημαντικό για τον τρόπο λειτουργίας των τρανζίστορ.

Είτε είστε έμπειρος μηχανικός είτε μόλις ξεκινάτε στον τομέα των ηλεκτρονικών, πρέπει να κατανοήσετε τη βασική προκατάληψη για να τα πάτε καλά.

Ας βουτήξουμε λοιπόν και ας μάθουμε μαζί για τον συναρπαστικό κόσμο της βασικής προκατάληψης.

Κατανόηση της πόλωσης βάσης και της λειτουργίας της στα τρανζίστορ

Επίσημος ορισμός:

Η άμεση τάση που εφαρμόζεται στην επαφή πλειοψηφικού φορέα (βάση) ενός τρανζίστορ.

Μέθοδος βασικής προκατάληψης

Η πόλωση ενός τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης (BJT) σε ένα κύκλωμα τρανζίστορ είναι απλή και εύκολη με την πόλωση βάσης.

Αυτή η μέθοδος διασφαλίζει ότι η σωστή τάση βάσης, VBB, αποστέλλεται στη βάση, η οποία στη συνέχεια στέλνει το σωστό ρεύμα βάσης στο BJT ώστε να μπορεί να ενεργοποιηθεί.

Σε ένα "κύκλωμα πόλωσης σταθερής βάσης", μια αντίσταση πόλωσης βάσης RB συνδέεται μεταξύ της βάσης και μιας μπαταρίας βάσης VBB.

Αυτό διασφαλίζει ότι το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ παραμένει το ίδιο για δεδομένες τιμές VCC.

Μέθοδοι απόκτησης μηδενικού ρεύματος βάσης σήματος

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να λάβετε το ρεύμα βάσης μηδενικού σήματος IB που απαιτείται, όπως πόλωσης από συλλέκτη σε βάση, πόλωση με αντίσταση ανάδρασης συλλέκτη ή πόλωση με διαιρέτη τάσης.

Όταν εξεταστεί η γραμμική περιοχή αυτού του κυκλώματος, δείχνει ότι το DC έχει άμεση επίδραση σε αυτό.

Εφαρμόζοντας τον νόμο της τάσης του Kirchhoff στο κύκλωμα βάσης, μπορούμε να πάρουμε μια εξίσωση που δείχνει τη σχέση μεταξύ IB και VBB.

Εάν γνωρίζετε VBB και RB, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την εξίσωση για να υπολογίσετε το IB.

Σκοπός του Bias Resistor

Μια αντίσταση πόλωσης διατηρεί αρκετό ρεύμα που ρέει στη βάση, έτσι ώστε το τρανζίστορ BJT να μην υπερφορτώνεται ούτε να απενεργοποιείται.

Η αντίσταση πόλωσης διατηρεί το τρανζίστορ σε ένα συγκεκριμένο σημείο λειτουργίας ή μετατόπιση DC.

Ορισμένα BJT έχουν μια εσωτερική αντίσταση πόλωσης για να μειώσουν τον αριθμό των εξαρτημάτων σε ένα σχέδιο, αλλά απαιτούνται εξωτερικές αντιστάσεις πόλωσης για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση των BJT.

Ένα ενσωματωμένο τρανζίστορ με αντίσταση πόλωσης (BRT) είναι ένα διπολικό τρανζίστορ που έχει ενσωματωμένη αντίσταση βάσης και αντίσταση βάσης-εκπομπού.

Με αυτές τις αντιστάσεις ενσωματωμένες στο τρανζίστορ, τα BRT μειώνουν τον αριθμό των εξωτερικών εξαρτημάτων που χρειάζονται και διευκολύνουν τη ρύθμιση διακριτών κυκλωμάτων.

Πόλωση τρανζίστορ

Η πόλωση τρανζίστορ είναι η διαδικασία παροχής στο τρανζίστορ τάσης συνεχούς ρεύματος, έτσι ώστε η διασταύρωση εκπομπού-βάσης να είναι πολωμένη προς τα εμπρός και η σύνδεση συλλέκτη-βάσης να πολώνεται προς τα πίσω.

Αυτό διατηρεί το τρανζίστορ στην ενεργό του περιοχή, ώστε να μπορεί να λειτουργήσει ως ενισχυτής.

Η χρήση πυκνωτών σύζευξης και παράκαμψης με τον σωστό τρόπο θα βοηθήσει να σταματήσει τυχόν ρεύματα πόλωσης να εισέρχονται ή να εξέρχονται από τη βάση του τρανζίστορ.

Η πόλωση ενός τρανζίστορ του επιτρέπει να λειτουργεί τόσο με αναλογικό όσο και με ψηφιακό τρόπο.

Χωρίς πόλωση, οι ενισχυτές BJT δεν μπορούν να στείλουν τη σωστή ποσότητα ισχύος στους ακροδέκτες φορτίου.

Επίδραση της πόλωσης στην απόδοση του ενισχυτή

Ο τρόπος ρύθμισης της βάσης επηρεάζει το πόσο καλά λειτουργεί ένας ενισχυτής τρανζίστορ.

"Κλάση A bias" είναι η διαδικασία εγκατάστασης ενός ενισχυτή έτσι ώστε το σημείο λειτουργίας να βρίσκεται στο μέσο του ευθύγραμμου τμήματος της χαρακτηριστικής καμπύλης του τρανζίστορ.

Οι ενισχυτές κλάσης Α πολώνονται τοποθετώντας μια τάση συνεχούς ρεύματος στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού του τρανζίστορ έτσι ώστε το σημείο λειτουργίας χωρίς σήμα (ηρεμίας) να βρίσκεται σε ένα γραμμικό μέρος της συμπεριφοράς του τρανζίστορ.

Η καλύτερη τιμή για την τάση πόλωσης ενός τρανζίστορ είναι δύο φορές η μέγιστη τάση εξόδου AC.

Εάν αλλάξετε την τάση πόλωσης ενός τρανζίστορ, το σημείο Q θα μετακινηθεί επίσης.

Επανάσταση στα ηλεκτρονικά σας: Αξιοποιήστε τη δύναμη της προκατάληψης της βάσης

Ακόμα είναι δύσκολο να το καταλάβεις; Να αλλάξω λίγο την άποψη:

Έχετε βαρεθεί τα τρανζίστορ σας να σπάνε συνέχεια επειδή λειτουργούν περίεργα και δεν λειτουργούν σωστά; Απλώς δείτε πόσο εκπληκτική είναι η δύναμη της προκατάληψης βάσης.

Ναι, η τοποθέτηση μιας άμεσης τάσης στην επαφή πλειοψηφικού φορέα του τρανζίστορ σας μπορεί να κάνει τη διαφορά μεταξύ της ομαλής, αξιόπιστης λειτουργίας και μιας πύρινης κατάρρευσης.

Γιατί λοιπόν να μην αφήσετε την προσοχή και να πηδήξετε στον άγριο κόσμο της βασικής προκατάληψης;

Εντάξει, αυτό ήταν απλώς ένα αστείο που έγινε για να μοιάζει με τηλεοπτική διαφήμιση.

Τώρα ας επιστρέψουμε στην εξήγηση.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη βασική προκατάληψη

Επιδράσεις θερμοκρασίας στην προκατάληψη βάσης

Η θερμοκρασία αλλάζει την τάση βάσης-εκπομπού (VBE) και το αντίστροφο ρεύμα κορεσμού βάσης συλλέκτη.

Αυτό αλλάζει το σημείο Q ενός κυκλώματος πόλωσης βάσης (ICBO).

Καθώς η θερμοκρασία ανεβαίνει, το VBE μειώνεται με ρυθμό 2,5 mV/, ενώ το ICBO ανεβαίνει.

Αυτό κάνει το ρεύμα βάσης IB να ανεβαίνει, πράγμα που αναγκάζει το IC να αλλάξει, κάτι που μετακινεί το σημείο Q του κυκλώματος.

Για να μην συμβεί θερμική διαφυγή, πρέπει να ληφθούν μέτρα για να βεβαιωθείτε ότι η μεροληψία είναι σταθερή έναντι της εξάπλωσης του hFE.

Η πόλωση βάσης και η πόλωση συλλέκτη προς βάση επηρεάζονται λιγότερο από τις αλλαγές στο VBE από την πόλωση του διαιρέτη τάσης.

Αυτό καθιστά την πόλωση βάσης και την πόλωση συλλέκτη σε βάση καλύτερες επιλογές για κυκλώματα που πρέπει να είναι σταθερά σε διαφορετικές θερμοκρασίες.

Όταν το σημείο Q ενός διπολικού τρανζίστορ είναι κοντά στο μέσο της περιοχής λειτουργίας του, επηρεάζεται λιγότερο από τις αλλαγές στη θερμοκρασία.

Υπολογισμός τάσης βασικής αντίστασης

Ο νόμος του Ohm και ο νόμος της τάσης του Kirchhoff χρησιμοποιούνται για να καταλάβουμε ποια είναι η τάση της αντίστασης βάσης σε ένα κύκλωμα με σταθερή πόλωση βάσης.

Ο ευκολότερος τρόπος πόλωσης ενός τρανζίστορ είναι με ένα κύκλωμα πόλωσης σταθερής βάσης.

Σε αυτό το κύκλωμα, η πόλωση βάσης παραμένει η ίδια ενώ το τρανζίστορ λειτουργεί.

Για να ρυθμίσετε αυτό το κύκλωμα, συνδέετε μια αντίσταση πόλωσης βάσης μεταξύ της βάσης και μιας μπαταρίας βάσης VBB ή άλλης πηγής σταθερής τάσης.

Εάν έχουμε ένα τρανζίστορ =100 και θέλουμε να πάρουμε ρεύμα εκπομπού 1 mA, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε το νόμο του Ohm και το νόμο της τάσης του Kirchhoff για να καταλάβουμε πόσο μεγάλη πρέπει να είναι η αντίσταση πόλωσης βάσης.

Πρώτα, πρέπει να μάθουμε τι είναι το VBB.

Μπορούμε να γράψουμε: VCC = IB * RB + VBE χρησιμοποιώντας τον νόμο τάσης του Kirchhoff.

Επειδή το IB είναι περίπου ίσο με το IE/, όπου το IE είναι το ρεύμα εκπομπού, είναι το κέρδος DC του τρανζίστορ και το VBE είναι περίπου 0,7 V για τα τρανζίστορ πυριτίου, μπορούμε να γράψουμε: VBB = VCC - (IE/)*RB - 0,7 V.

RB = (VCC - VBB - 0,7V)/(IE/) είναι αυτό που λαμβάνετε όταν λύνετε για RB.

Θα μπορούσατε επίσης να χρησιμοποιήσετε ηλεκτρονικές αριθμομηχανές, όπως τον Υπολογιστή Πόλωσης Τρανζίστορ της Omni Calculator.

Αυτή η αριθμομηχανή λειτουργεί μόνο με διπολικά τρανζίστορ διασταύρωσης (BJT) και προσφέρει διαφορετικούς τρόπους ρύθμισης της πόλωσης, όπως πόλωσης σταθερής βάσης, πόλωση ανάδρασης συλλέκτη, πόλωση ανάδρασης εκπομπού και πόλωση διαιρέτη τάσης.

Για να χρησιμοποιήσετε αυτήν την αριθμομηχανή για τη μέθοδο πόλωσης σταθερής βάσης, μπορείτε να βάλετε γνωστές τιμές όπως η τάση τροφοδοσίας (VCC), το επιθυμητό ρεύμα συλλέκτη (IC), το κέρδος DC () και η τάση κορεσμού (VCEsat).

Η αριθμομηχανή θα σας δώσει αποτελέσματα όπως ρεύμα εκπομπού (IE), αντίσταση συλλέκτη (RC), αντίσταση εκπομπού (RE) και αντίσταση βάσης (RB).

Μέθοδοι για την παροχή προκατάληψης για ένα τρανζίστορ

Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τρόποι για να δώσετε μια προκατάληψη σε ένα τρανζίστορ.

Μεταξύ αυτών είναι:

• Το Base Bias ή το "Fixed Current Bias" δεν είναι μια πολύ καλή μέθοδος επειδή οι τάσεις και τα ρεύματα πόλωσης δεν παραμένουν ίδια ενώ λειτουργεί το τρανζίστορ.
• Βάση πόλωσης με ανάδραση εκπομπού: Αυτή η μέθοδος διατηρεί σταθερό το σημείο λειτουργίας συνεχούς ρεύματος ακόμα κι αν η αντίσταση αλλάζει καθώς αλλάζει η θερμοκρασία.
• Base Bias with Collector Feedback: Το όνομα αυτής της μεθόδου προέρχεται από το γεγονός ότι, δεδομένου ότι η RB βασίζεται στον συλλέκτη, υπάρχει ένα αρνητικό αποτέλεσμα ανάδρασης που την καθιστά πιο σταθερή από τη βασική μεροληψία μόνο.
• Πόλωση συλλέκτη σε βάση: Σε αυτή τη μέθοδο, τοποθετείται μια τάση πόλωσης μεταξύ του συλλέκτη και της βάσης του τρανζίστορ.

Αυτή η μέθοδος δίνει μια σταθερή τάση πόλωσης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυκλώματα που χρειάζονται σταθερότητα στη θερμοκρασία.

• Πόλωση διαιρέτη τάσης: Σε αυτή τη μέθοδο, η τάση βάσης ρυθμίζεται με ένα δίκτυο διαιρέτη τάσης που αποτελείται από δύο αντιστάσεις.

Προηγμένες τεχνικές για προκατάληψη βάσης

Η προκατάληψη βάσης είναι ένας σημαντικός τρόπος για να λειτουργήσουν τα διπολικά τρανζίστορ στη γραμμική τους περιοχή, η οποία απαιτείται για την ενίσχυση.

Αλλά τα κυκλώματα πόλωσης βάσης είναι ευαίσθητα σε αλλαγές στη θερμοκρασία και στις παραμέτρους του τρανζίστορ, που μπορεί να προκαλέσουν αλλαγές στο ρεύμα συλλέκτη που είναι δύσκολο να προβλεφθούν.

Για να βελτιώσουν τη μεροληψία βάσης, οι άνθρωποι έχουν βρει άλλους τρόπους για να το κάνουν πιο σταθερό και προβλέψιμο.

Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για προηγμένες τεχνικές πόλωσης βάσης, όπως μεροληψία ανατροφοδότησης εκπομπού, μεροληψία εκπομπού, πόλωση διαιρέτη τάσης και κοινή πόλωση βάσης για μίξη και πολλαπλασιασμό σημάτων.

Μεροληψία εκπομπών-ανατροφοδότησης

Η πόλωση ανάδρασης εκπομπού είναι ένας τρόπος για να ρυθμίσετε ένα τρανζίστορ που χρησιμοποιεί τόσο την ανάδραση εκπομπού όσο και την ανάδραση βάσης-συλλέκτη για να διατηρεί το ρεύμα του συλλέκτη σταθερό.

Σε αυτή τη μέθοδο, μια αντίσταση εκπομπού προστίθεται στο κύκλωμα πόλωσης βάσης.

Αυτό καθιστά την πόλωση βάσης πιο προβλέψιμη δημιουργώντας αρνητική ανάδραση, η οποία ακυρώνει οποιαδήποτε αλλαγή στο ρεύμα συλλέκτη που προκαλείται από μια αλλαγή στην τάση βάσης.

Η πόλωση ανατροφοδότησης εκπομπού είναι καλύτερη από την πόλωση βάσης επειδή καθιστά τη πόλωση βάσης πιο σταθερή και λιγότερο ευαίσθητη στις αλλαγές της θερμοκρασίας και στις παραμέτρους του τρανζίστορ.

Αυτή η μέθοδος το κάνει αυτό χρησιμοποιώντας αρνητική ανάδραση από την αντίσταση εκπομπού, η οποία κάνει αυτές τις αλλαγές λιγότερο αισθητές.

Μεροληψία εκπομπών

Η πόλωση του εκπομπού είναι πολύ σταθερή ακόμα και όταν αλλάζει η θερμοκρασία και χρησιμοποιεί τόσο θετική όσο και αρνητική τάση τροφοδοσίας.

Σε ένα τρανζίστορ κοινού πομπού BJT, ο πομπός είναι συνδεδεμένος με τη γείωση, έτσι η τάση εισόδου μετράται στη βάση σε σχέση με τη γείωση (ο πομπός) και η τάση εξόδου μετράται στον συλλέκτη σε σχέση με τη γείωση (ο συλλέκτης) εκπόμπος).

Η πόλωση εκπομπού μπορεί να κάνει το σημείο Q της ενεργής περιοχής ενός ενισχυτή πιο σταθερό, διασφαλίζοντας ότι η βάση του τρανζίστορ είναι πάντα σωστά πολωμένη.

Είναι καλύτερο από το πόλωση βάσης γιατί διατηρεί σταθερό το bias.

Πόλωση διαιρέτη τάσης

Το κύκλωμα πόλωσης βάσης είναι λιγότερο σταθερό από το κύκλωμα πόλωσης διαιρέτη τάσης.

Η τάση βάσης, η οποία δεν σχετίζεται με την τάση συλλέκτη, ρυθμίζεται από ένα δίκτυο διαιρέτη τάσης σε αυτό το κύκλωμα.

Αυτό το κάνει έτσι ώστε οι αλλαγές στην τάση του συλλέκτη και στις παραμέτρους του τρανζίστορ να έχουν μικρότερη επίδραση στο σημείο πόλωσης.

Τις περισσότερες φορές, η σύνθετη αντίσταση εξόδου ενός διαιρέτη τάσης είναι πολύ υψηλότερη από αυτή ενός κυκλώματος πόλωσης βάσης.

Αυτό κάνει το διαιρέτη τάσης πιο σταθερό.

Προκατάληψη βάσης

Τα κυκλώματα πόλωσης βάσης είναι πιο εύκολο να κατασκευαστούν και έχουν λιγότερα μέρη από τα κυκλώματα πόλωσης διαιρέτη τάσης, αλλά είναι λιγότερο σταθερά.

Η τάση πόλωσης βάσης συνδέεται άμεσα με την τάση συλλέκτη.

Εάν αλλάξει η τάση του συλλέκτη ή οι παράμετροι του τρανζίστορ, θα αλλάξει και η τάση πόλωσης βάσης, καθιστώντας το κύκλωμα ασταθές.

Κοινή βασική πόλωση για μίξη και πολλαπλασιασμό σημάτων

Για την ανάμειξη και τον πολλαπλασιασμό σημάτων σε ένα κοινό κύκλωμα βάσης, δίνεται σε ένα μη γραμμικό στοιχείο όπως μια δίοδος ή μια ενεργή συσκευή όπως ένα τρανζίστορ ή το FET η σωστή ποσότητα πόλωσης.

Αυτό συμβαίνει όταν δύο σήματα αποστέλλονται μέσω ενός μη γραμμικού στοιχείου.

Στις συχνότητες αθροίσματος και διαφοράς των αρχικών σημάτων, γίνονται δύο νέα σήματα σε νέες συχνότητες.

Η χρήση μιας διαμόρφωσης πόλωσης εκπομπού με πυκνωτή παράκαμψης είναι ένας τρόπος για να ρυθμίσετε ένα κοινό κύκλωμα βάσης για ανάμειξη και πολλαπλασιασμό.

Μια διαμόρφωση πόλωσης διαιρέτη τάσης με πυκνωτή παράκαμψης είναι ένας άλλος τρόπος για να γίνει αυτό.

Εν ολίγοις, η βασική προκατάληψη έχει γίνει πιο σταθερή και προβλέψιμη μέσω της χρήσης νέων τεχνικών.

Ακόμη και όταν αλλάζουν οι παράμετροι θερμοκρασίας και τρανζίστορ, η μεροληψία ανατροφοδότησης εκπομπού και η μεροληψία εκπομπού διατηρούν την προκατάληψη πολύ σταθερή.

Η πόλωση βάσης είναι λιγότερο σταθερή από την πόλωση διαιρέτη τάσης και η πόλωση βάσης χρησιμοποιείται για τη μίξη και τον πολλαπλασιασμό σημάτων.

Διασταύρωση βάσης-συλλέκτη και πτώση τάσης βάσης-εκπομπού

Σε ένα τρανζίστορ διπολικής διασταύρωσης, η διασταύρωση μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη είναι πάντα αντίστροφη.

Αυτό σημαίνει ότι μια υψηλή αντίστροφη τάση πόλωσης μπορεί να εφαρμοστεί στη διασταύρωση πριν σπάσει.

Η αντίστροφη τάση πόλωσης λειτουργεί ως μπροστινή πόλωση για τους φορείς μειοψηφίας στη βάση, επιταχύνοντάς τους μέσω της διασταύρωσης βάσης-συλλέκτη και στην περιοχή συλλέκτη.

Όταν και οι δύο συνδέσεις βάσης εκπομπού και βάσης συλλέκτη έχουν πόλωση προς τα εμπρός, το ρεύμα ρέει από τον πομπό στον συλλέκτη.

Αυτό επιτρέπει στο τρανζίστορ να κάνει τη δουλειά του.

Σε αυτή την κατάσταση, που ονομάζεται κορεσμός, και οι δύο διασταυρώσεις πολώνονται προς τα εμπρός και η τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού είναι τουλάχιστον 0,7 V για τρανζίστορ πυριτίου ή 0,3 V για τρανζίστορ γερμανίου.

Πόλωση διασταύρωσης βάσης-εκπομπού

Η πτώση τάσης προς τα εμπρός πόλωσης κατά μήκος της διασταύρωσης βάσης-εκπομπού επηρεάζει τον τρόπο λειτουργίας ενός τρανζίστορ χαμηλώνοντας το φράγμα στη διασταύρωση εκπομπού-βάσης.

Αυτό επιτρέπει σε περισσότερους φορείς να φτάσουν στον συλλέκτη και αυξάνει τη ροή του ρεύματος από τον πομπό στον συλλέκτη και μέσω του εξωτερικού κυκλώματος.

Για να λειτουργήσει ένα τρανζίστορ ως ενισχυτής, κάθε μια από τις διασταυρώσεις του πρέπει να αλλάξει από μια τάση που προέρχεται από το εξωτερικό του τρανζίστορ.

Η πρώτη διασταύρωση PN, η οποία βρίσκεται μεταξύ του πομπού και της βάσης, είναι πολωμένη προς τα εμπρός.

Η δεύτερη διασταύρωση PN, η οποία βρίσκεται μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη, είναι πολωμένη προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Για να ενεργοποιήσετε ένα τρανζίστορ, η πτώση τάσης προς τα εμπρός από τη βάση στον πομπό (VBE) πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το μηδέν, συνήθως περίπου 0,6 V.

Για να λειτουργήσει ένα τρανζίστορ, η δίοδος βάσης-εκπομπού πρέπει να ωθεί προς τα εμπρός.

Όταν το VBE είναι υψηλότερο από 0,6 V, τα τρανζίστορ λειτουργούν σε ενεργή λειτουργία και σήματα ενίσχυσης.

Όταν το VBE είναι μικρότερο από 0,6 V, από την άλλη πλευρά, τα τρανζίστορ βρίσκονται σε μια κατάσταση που ονομάζεται "λειτουργία αποκοπής", στην οποία δεν ρέει ρεύμα μέσα από αυτά.

Για να είναι ένα τρανζίστορ σε αντίστροφη ενεργή λειτουργία, η τάση στον πομπό πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση στη βάση, η οποία πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την τάση στον συλλέκτη.

Τεχνικές πόλωσης βάσης

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές μέθοδοι πόλωσης βάσης, όπως η πόλωση με ανάδραση εκπομπού και η πόλωση διαιρέτη τάσης, για τη σταθεροποίηση του ρεύματος του συλλέκτη και τη διευκόλυνση της πρόβλεψης.

Το ρεύμα συλλέκτη διατηρείται σταθερό με πόλωση ανατροφοδότησης εκπομπού χρησιμοποιώντας ανάδραση τόσο του εκπομπού όσο και του συλλέκτη βάσης.

Όταν προστίθεται μια αντίσταση εκπομπού στο κύκλωμα πόλωσης βάσης, η επίδραση των αλλαγών στη θερμοκρασία και οι παράμετροι του τρανζίστορ μειώνονται.

Αυτό καθιστά την πόλωση ανατροφοδότησης εκπομπού πιο σταθερή από τη μεροληψία βάσης μόνο.

Η πόλωση διαιρέτη τάσης χρησιμοποιεί ένα δίκτυο διαιρέτη τάσης για να ρυθμίσει την τάση βάσης, η οποία είναι ανεξάρτητη από την τάση του συλλέκτη και παρέχει υψηλή σταθερότητα πόλωσης.

Αυτή η ρύθμιση είναι πιο σταθερή από την πόλωση της βάσης, επειδή δεν χρησιμοποιεί δεύτερο τροφοδοτικό, το οποίο μπορεί να προκαλέσει προβλήματα.

Το κέρδος ρεύματος, e, ενός τρανζίστορ είναι ίσο με το ρεύμα συλλέκτη διαιρούμενο με το ρεύμα βάσης.

Αυτό σημαίνει ότι μια μικρή ποσότητα ρεύματος βάσης μπορεί να ελέγξει ένα πολύ μεγαλύτερο ρεύμα συλλέκτη, το οποίο είναι η βάση του τρόπου λειτουργίας ενός τρανζίστορ.

Για να ρέει ένα ρεύμα συλλέκτη, και τα τρία μέρη του τρανζίστορ πρέπει να ωθούνται προς τα εμπρός.

Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να διοχετεύεται ρεύμα στη βάση για να πραγματοποιηθεί αγωγιμότητα.

Το ρεύμα συλλέκτη ενός τρανζίστορ ανεβαίνει όταν ανεβαίνει η τάση προς τα εμπρός.

Περιορισμοί τάσης βάσης-συλλέκτη

Το πόσο υψηλή μπορεί να ανέβει η τάση βάσης-συλλέκτη προτού σταματήσει να λειτουργεί η μεροληψία του εκπομπού εξαρτάται από το τρανζίστορ που χρησιμοποιείται και τις προδιαγραφές του.

Τις περισσότερες φορές, ο κατασκευαστής θα αναφέρει τη μέγιστη ονομαστική τάση συλλέκτη βάσης (Vbc) για ένα τρανζίστορ.

Αυτή η βαθμολογία μπορεί να είναι οπουδήποτε από μερικά βολτ έως αρκετές εκατοντάδες βολτ.

Όταν η τάση μεταξύ της βάσης και του συλλέκτη υπερβεί τη μέγιστη τιμή, το τρανζίστορ μπορεί να χαλάσει και πιθανώς να καταστραφεί οριστικά.

Αλλά η μεροληψία του εκπομπού μπορεί να εξακολουθεί να λειτουργεί εντός του ασφαλούς εύρους λειτουργίας του τρανζίστορ ακόμα κι αν η τάση βάσης-συλλέκτη είναι υψηλότερη από τη μέγιστη ονομαστική τιμή.

Υπολογισμοί και Ανάλυση Βασικής Προκατάληψης

Υπολογισμός Αντίστασης Φορτίου σε Πόλωση Βάσης

Σε ένα κύκλωμα πόλωσης αντιστάτη βάσης BJT, η αντίσταση φορτίου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο RL = (V CC - V BE) / IE, όπου V CC είναι η τάση από το τροφοδοτικό, V BE είναι η τάση κατά μήκος του εκπομπού βάσης διασταύρωση, και το IE είναι το ρεύμα εκπομπού.

Αυτός ο τύπος βοηθά να υπολογίσουμε πόσες αντιστάσεις πόλωσης χρειάζονται για μια συγκεκριμένη ποσότητα ρεύματος εκπομπού.

Διαμόρφωση πόλωσης διαιρέτη τάσης

Χρησιμοποιώντας το Θεώρημα Thevenin, μπορείτε να βρείτε τη διαμόρφωση πόλωσης για έναν διαιρέτη τάσης.

Σε αυτή τη μέθοδο, δύο αντιστάσεις συνδέονται σε σειρά μεταξύ μιας πηγής ισχύος και της γείωσης και μία αντίσταση συνδέεται στη βάση του τρανζίστορ.

Σε αυτή τη ρύθμιση, η αντίσταση φορτίου είναι συνήθως το επόμενο τμήμα του κυκλώματος ή μια πηγή ρεύματος.

Οι αντιστάσεις πόλωσης μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τον τύπο R1 = (V CC - V BE) * R2 / V BE, όπου R1 είναι η αντίσταση μεταξύ της βάσης και του διαιρέτη τάσης, R2 είναι η άλλη αντίσταση στο διαιρέτη τάσης και V BE είναι η τάση στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού (συνήθως περίπου 0,6-0,7 V για ένα τρανζίστορ πυριτίου).

Διαμόρφωση πόλωσης σχολίων συλλεκτών

Στη διαμόρφωση πόλωσης ανάδρασης συλλέκτη, ένα ρεύμα εκπομπού ρυθμίζεται τοποθετώντας μια αντίσταση μεταξύ του συλλέκτη και της βάσης ενός τρανζίστορ.

Αυτός ο τρόπος δίνει ανατροφοδότηση και διατηρεί το σημείο μεροληψίας σταθερό.

Ο νόμος του Ohm μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογίσει την αντίσταση του φορτίου και η πτώση τάσης στην αντίσταση του συλλέκτη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υπολογίσει την τάση συλλέκτη.

Λάβετε υπόψη σας ότι υπάρχουν και άλλοι τρόποι μεροληψίας ενός κυκλώματος BJT και η μέθοδος που θα επιλέξετε θα εξαρτηθεί από το τι χρειάζεται το κύκλωμα.

Κύκλωμα προκατάληψης ανατροφοδότησης συλλεκτών

Συμβουλή: Ενεργοποιήστε το κουμπί λεζάντας εάν το χρειάζεστε. Επιλέξτε «αυτόματη μετάφραση» στο κουμπί ρυθμίσεων, εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με την ομιλούμενη γλώσσα. Ίσως χρειαστεί να κάνετε πρώτα κλικ στη γλώσσα του βίντεο προτού η αγαπημένη σας γλώσσα γίνει διαθέσιμη για μετάφραση.

Θήκες χρήσης

Χρησιμοποιείται σε:	Περιγραφή:
Ενισχυτές:	Στα κυκλώματα ενισχυτών, η πόλωση βάσης χρησιμοποιείται για να ρυθμιστεί το σημείο Q, το οποίο είναι το επίπεδο στο οποίο λειτουργεί το τρανζίστορ. Αλλάζοντας την τάση πόλωσης, οι μηχανικοί μπορούν να ελέγξουν τον παράγοντα ενίσχυσης και να βεβαιωθούν ότι το σήμα που βγαίνει παραμένει στο εύρος που θέλουν.
Ενεργοποίηση και απενεργοποίηση:	Στα κυκλώματα μεταγωγής, όπου τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση ηλεκτρικών σημάτων, η προκατάληψη της βάσης είναι επίσης πολύ σημαντική. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση πόλωσης ελέγχει την τάση κατωφλίου που απαιτείται για την ενεργοποίηση του τρανζίστορ. Αυτό επιτρέπει στο κύκλωμα να αλλάζει μεταξύ ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.
Πηγές ισχύος:	Στα κυκλώματα τροφοδοσίας ρεύματος, χρησιμοποιείται προκατάληψη βάσης για να διασφαλιστεί ότι η τάση εξόδου παραμένει σταθερή και στο σωστό εύρος. Ρυθμίζοντας την τάση πόλωσης σε ένα ορισμένο επίπεδο, οι μηχανικοί μπορούν να ελέγξουν πόσο ρεύμα ρέει μέσω της συσκευής και να σταματήσουν την τάση να ανεβαίνει και να κατεβαίνει.
Ταλαντωτές:	Στα κυκλώματα ταλαντωτή, χρησιμοποιείται πόλωμα βάσης για να διατηρείται η συχνότητα της συσκευής στο σωστό επίπεδο. Οι μηχανικοί μπορούν να βεβαιωθούν ότι ο ταλαντωτής κάνει μια σταθερή κυματομορφή αλλάζοντας την τάση πόλωσης.
Κυκλώματα αισθητήρων:	Σε κυκλώματα αισθητήρων, όπου τα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση αλλαγών στην τάση ή το ρεύμα, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί η πόλωση βάσης. Οι μηχανικοί μπορούν να ελέγξουν πόσο ευαίσθητος και ακριβής είναι ο αισθητήρας ρυθμίζοντας την τάση πόλωσης σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο. Αυτό επιτρέπει στον αισθητήρα να ανιχνεύει ακόμη και μικρές αλλαγές στο σήμα εισόδου.

συμπέρασμα

Στο τέλος, η προκατάληψη βάσης είναι ένα σημαντικό μέρος του τρόπου λειτουργίας ενός τρανζίστορ που δεν μπορεί να αγνοηθεί.

Η σωστή πόλωση βάσης είναι σημαντική για αξιόπιστη απόδοση επειδή ελέγχει τη ροή του ρεύματος και διατηρεί τη συσκευή σταθερή.

Αλλά είναι επίσης σημαντικό να σκεφτούμε τι σημαίνει πόλωσης βάσης για τα ηλεκτρονικά γενικά.

Καθώς ο κόσμος μας εξαρτάται όλο και περισσότερο από την τεχνολογία, πρέπει να σκεφτούμε προσεκτικά πώς σχεδιάζουμε και χρησιμοποιούμε αυτές τις συσκευές για να περιορίσουμε τις επιπτώσεις τους στο περιβάλλον και τις κοινότητές μας στο ελάχιστο.

Χρησιμοποιώντας τις ιδέες της βασικής μεροληψίας στις διαδικασίες σχεδιασμού και παραγωγής μας, μπορούμε να φτιάξουμε ηλεκτρονικά είδη που δεν είναι μόνο χρήσιμα αλλά και φιλικά προς το περιβάλλον και καλά για την κοινωνία.

Ως μηχανικοί και τεχνολόγοι, είναι δουλειά μας να σκεφτόμαστε πώς η δουλειά μας επηρεάζει όλους και η βασική προκατάληψη είναι μόνο ένα μικρό μέρος αυτού.

Ας συνεχίσουμε λοιπόν να πιέζουμε τα όρια του δυνατού, διατηρώντας ταυτόχρονα τη μεγάλη εικόνα.

Σύνδεσμοι και παραπομπές

Τάσεις πόλωσης τρανζίστορ και πόλωσης εξόδου:

https://resources.pcb.cadence.com/blog/2020-transistor-biasing-and-output-bias-voltages

Διπολική πόλωση τρανζίστορ:

https://en.wikipedia.org/wiki/Bipolar_transistor_biasing

Διάλεξη Solid State Devices 18:

https://engineering.purdue.edu/~ee606/downloads/ECE606_f12_Lecture18.pdf