BJTs में कॉमन बेस कॉन्फ़िगरेशन को समझना

BJTs में कॉमन बेस कॉन्फ़िगरेशन को समझना

इस खंड में हम BJT के सामान्य-आधार विन्यास का विश्लेषण करने जा रहे हैं, और इसकी ड्राइविंग पॉइंट विशेषताओं, रिवर्स संतृप्ति वर्तमान, उत्सर्जक वोल्टेज के आधार और व्यावहारिक हल किए गए उदाहरण के माध्यम से मापदंडों का मूल्यांकन करने के बारे में सीख सकते हैं। बाद के भागों में हम यह भी विश्लेषण करेंगे कि एक सामान्य-आधार एम्पलीफायर सर्किट को कैसे कॉन्फ़िगर किया जाए



परिचय

अधिकांश में ट्रांजिस्टर कॉमन बेस कॉन्फ़िगरेशन का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किए गए प्रतीकों और एनोटेशन
इन दिनों छपी पुस्तकों और गाइड को नीचे दिखाए गए चित्र में देखा जा सकता है। 3.6 यह pnp और npn ट्रांजिस्टर दोनों के लिए सही हो सकता है।

चित्र 3.6





3.4 कॉमन-बेस कॉन्फ़िगरेशन क्या है

That कॉमन-बेस ’शब्द इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि यहां आधार व्यवस्था के इनपुट और आउटपुट दोनों चरणों के लिए सामान्य है।

इसके अलावा, आधार आम तौर पर, जमीन की क्षमता या उसके नजदीक का टर्मिनल बन जाता है।



यहां हमारी बातचीत के दौरान, सभी वर्तमान (एम्पीयर) दिशाओं को प्रवाह के पारंपरिक (छेद) दिशा के संबंध में लिया जाएगा और इलेक्ट्रॉन प्रवाह दिशा नहीं।

यह चयन मुख्य रूप से इस चिंता के साथ किया गया है कि शैक्षणिक और वाणिज्यिक संगठनों में पेश किए जाने वाले दस्तावेज़ की बड़ी मात्रा पारंपरिक प्रवाह को लागू करती है, और प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक अभ्यावेदन में तीर इस विशिष्ट सम्मेलन के साथ पहचाने गए मार्ग के पास हैं।

किसी भी द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर के लिए:

चित्रमय प्रतीक में तीर का निशान ट्रांजिस्टर के पार उत्सर्जक प्रवाह (पारंपरिक प्रवाह) की दिशा का वर्णन करता है।

अंजीर में दिखाई देने वाली वर्तमान (Amp) दिशाओं में से प्रत्येक में 3.6 पारंपरिक दिशाओं के चयन की विशेषता है। प्रत्येक मामले में देखें कि IE = आईसी + आईबी।

इसके अतिरिक्त ध्यान दें कि कार्यान्वित किए गए पूर्वाग्रह (वोल्टेज स्रोत) विशेष रूप से उस दिशा का पता लगाने के लिए हैं जो प्रत्येक चैनल के लिए निर्दिष्ट हैं। अर्थ, IE की दिशा की तुलना प्रत्येक विन्यास के लिए ध्रुवता या VEE से की जाती है, और IC की दिशा की तुलना VCC की ध्रुवता से भी की जाती है।

उदाहरण के लिए, तीन-टर्मिनल इकाई की क्रियाओं का व्यापक वर्णन करना आम आधार एम्पलीफायरों अंजीर में 3.6, गुणों के 2 सेट की मांग करता है - एक के लिए ड्राइविंग बिंदु या इनपुट कारकों और अन्य के लिए उत्पादन अनुभाग।

सामान्य आधार एम्पलीफायर के लिए इनपुट सेट जैसा कि अंजीर में प्रदर्शित किया गया है। 3.7 इनपुट पर एक इनपुट करंट (IE) लागू करता है
वोल्टेज (VBE) विभिन्न प्रकार के आउटपुट वोल्टेज (VCB) के लिए।

एक सामान्य-आधार BJT कॉन्फ़िगरेशन के लिए ड्राइविंग बिंदु विशेषताएँ

आउटपुट सेट छवि 3.8 में प्रदर्शित इनपुट वर्तमान (IE) की विभिन्न श्रेणियों के लिए आउटपुट वोल्टेज (VCB) के लिए आउटपुट करंट (IC) को लागू करता है। आउटपुट या कलेक्टर विशेषताओं का समूह, छवि में बताए अनुसार ब्याज के 3 मूलभूत तत्वों को रखता है। 3.8। सक्रिय, कटऑफ और संतृप्ति क्षेत्र । सक्रिय क्षेत्र रैखिक (अविभाजित) एम्पलीफायरों के लिए आम तौर पर उपयोगी क्षेत्र होगा। विशेष रूप से:

सक्रिय क्षेत्र के भीतर कलेक्टर-बेस जंक्शन रिवर्स-बायस्ड होगा, जबकि बेस-एमिटर जंक्शन फॉरवर्ड-बायस्ड है।

सक्रिय क्षेत्र को पूर्वाग्रह विन्यास की विशेषता है जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 3.6। सक्रिय क्षेत्र के निचले सिरे पर एमिटर करंट (IE) शून्य होगा, कलेक्टर करंट इस स्थिति में केवल रिवर्स संतृप्ति करंट ICO के परिणामस्वरूप है, जैसा कि चित्र 3.8 में दिखाया गया है।

सामान्य-आधार कॉन्फ़िगरेशन संग्राहक विशेषताएँ

आईसीओ (मिलीमीटर) के ऊर्ध्वाधर पैमाने की तुलना में वर्तमान आईसीओ आयाम में इतना नगण्य (माइक्रोएम्पर) है कि यह आईसी = 0 के रूप में उसी क्षैतिज रेखा पर व्यावहारिक रूप से प्रस्तुत करता है।

सर्किट आधार जो आम बेस सेटअप के लिए IE = 0 होने पर मौजूद होते हैं, अंजीर में देखे जा सकते हैं। 3.9। डेटशीट और ऐनक शीट पर ICO के लिए सबसे अधिक बार एनोटेशन लागू किया गया है जैसा कि अंजीर में बताया गया है। 3.9, ICBO। बेहतर डिजाइन विधियों के कारण, निम्न और मध्यम क्षमता वाले सामान्य प्रयोजन ट्रांजिस्टर (विशेष रूप से सिलिकॉन) के लिए आईसीबीओ की डिग्री सामान्य रूप से इतनी कम है कि इसके प्रभाव को नजरअंदाज किया जा सकता है।

सामान्य-आधार नेटवर्क रिवर्स संतृप्ति

बड़े बिजली उपकरणों के लिए आईसीबीओ माइक्रोएम्पियर रेंज में दिखा सकता है। इसके अलावा, याद रखें कि ICBO, बस की तरह है डायोड के मामले में (दोनों रिवर्स लीकेज करंट हैं) तापमान में बदलाव के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं।

बढ़े हुए तापमान पर आईसीबीओ का प्रभाव एक महत्वपूर्ण पहलू हो सकता है क्योंकि यह तापमान में वृद्धि के जवाब में काफी तेजी से बढ़ सकता है।

अंजीर में जानकारी रखें। 3.8 जैसा कि एमिटर करंट शून्य से अधिक हो जाता है, कलेक्टर करंट वर्तमान स्तर तक चला जाता है जो कि एमिटर करंट के बराबर होता है जैसा कि मूल ट्रांजिस्टर-वर्तमान संबंधों द्वारा स्थापित होता है।

यह भी देखें कि सक्रिय क्षेत्र के लिए कलेक्टर वर्तमान पर VCB का काफी अप्रभावी प्रभाव है। घुमावदार आकार स्पष्ट रूप से प्रकट करते हैं कि सक्रिय क्षेत्र में IE और IC के बीच संबंध का प्रारंभिक अनुमान इस प्रकार प्रस्तुत किया जा सकता है:

जैसा कि इसके शीर्षक से ही निकाला गया है, कटऑफ क्षेत्र को वह स्थान समझा जाता है जहां कलेक्टर वर्तमान 0 ए है, जैसा कि अंजीर। 3.8 पर उल्लिखित है। इसके अलावा:

कट-ऑफ क्षेत्र में एक ट्रांजिस्टर के कलेक्टर-बेस और बेस-एमिटर जंक्शन रिवर्स-बायस्ड मोड में होते हैं।

संतृप्ति क्षेत्र की पहचान VCB = 0 V के बाईं ओर की विशेषताओं के उस भाग के रूप में की जाती है। इस क्षेत्र में क्षैतिज पैमाने को विशिष्ट रूप से इस क्षेत्र में विशेषताओं पर किए गए उल्लेखनीय सुधारों को प्रकट करने के लिए बढ़ाया गया है। 0 वी की ओर वोल्टेज वीसीबी में वृद्धि के जवाब में कलेक्टर वर्तमान में घातीय उतार-चढ़ाव का निरीक्षण करें।

कलेक्टर-बेस और बेस-एमिटर जंक्शनों को फॉरवर्ड-बायस संतृप्ति क्षेत्र में देखा जा सकता है।

अंजीर। 3.7 की इनपुट विशेषताएँ आपको दिखाती हैं कि कलेक्टर वोल्टेज (VCB) के किसी भी पूर्व निर्धारित परिमाण के लिए, एमिटर करंट इस तरह से बढ़ता है जो कि डायोड विशेषताओं के समान हो सकता है।

वास्तव में, बढ़ती VCB का प्रभाव विशेषताओं पर इतना कम पड़ता है कि किसी भी प्रारंभिक मूल्यांकन के लिए VCB में भिन्नता के कारण अंतर की अवहेलना हो सकती है और विशेषताओं को वास्तव में चित्र 3.10a में प्रदर्शित किया जा सकता है।

यदि हम इसलिए टुकड़ा-रेखीय तकनीक का उपयोग करते हैं, तो यह आंकड़े के रूप में विशेषताओं का उत्पादन करेगा। 3.10 बी।

इस एक स्तर को ऊपर ले जाना, और वक्र के ढलान की उपेक्षा करना और फलस्वरूप आगे-बायस्ड जंक्शन के कारण उत्पन्न प्रतिरोध के कारण अंजीर में प्रदर्शित विशेषताओं को बढ़ावा मिलेगा। 3.10c।

इस वेबसाइट में भविष्य में होने वाली सभी जांचों के लिए, अंजीर के सर्किट के सभी डीसी मूल्यांकन के लिए अंजीर के 3.10 c का प्रयोग किया जाएगा। मतलब, जब भी BJT 'संचालन' स्थिति में होता है, बेस-टू-एमिटर वोल्टेज को निम्नलिखित समीकरण में व्यक्त किया जाने वाला है: VBE = 0.7 V (3.4)।

इसे अलग तरीके से रखने के लिए, वीसीबी के मूल्य में बदलाव के प्रभाव के साथ-साथ इनपुट विशेषताओं में ढलान को नजरअंदाज कर दिया जाएगा क्योंकि हम BJT विन्यास का इस तरह से मूल्यांकन करने का प्रयास करते हैं जो हमें एक इष्टतम सन्निकटन प्राप्त करने में मदद कर सकता है। वास्तविक प्रतिक्रिया, बहुत ज्यादा खुद को पैरामीटर के साथ शामिल किए बिना जो कम महत्व का हो सकता है।

चित्रा 3.10

हम सभी को वास्तव में अंजीर की उपरोक्त विशेषताओं में व्यक्त किए गए दावे की सराहना करनी चाहिए। 3.10 c। वे परिभाषित करते हैं कि ट्रांजिस्टर के साथ 'चालू' या सक्रिय स्थिति में आधार से उत्सर्जक तक जाने वाला वोल्टेज संबंधित बाहरी सर्किट नेटवर्क द्वारा विनियमित एमिटर करंट की किसी भी राशि के लिए 0.7 V होने वाला है।

डीसी कॉन्फ़िगरेशन में BJT सर्किट के साथ किसी भी प्रारंभिक प्रयोग के लिए अधिक सटीक होना, उपयोगकर्ता अब जल्दी से परिभाषित कर सकता है कि बेस के माध्यम से वोल्टेज emitter 0.7 V है, जबकि डिवाइस सक्रिय क्षेत्र में है - यह एक अत्यंत माना जा सकता है हमारे सभी डीसी विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण निचली पंक्ति जो हमारे आगामी लेखों में चर्चा की जाएगी।

एक व्यावहारिक उदाहरण को हल करना (3.1)

उपरोक्त खंडों में हमने सीखा कि आधार I के बीच संबंध के बारे में सामान्य-आधार विन्यास क्या है सी और एमिटर करंट आई है धारा 3.4 में BJT का। इस लेख के संदर्भ में अब हम एक कॉन्फ़िगरेशन को डिज़ाइन कर सकते हैं जो BJT को वर्तमान को बढ़ाने की अनुमति देगा, जैसा कि आम-बेस एम्पलीफायर सर्किट के नीचे अंजीर 3.12 में दर्शाया गया है।

लेकिन इसकी जांच करने से पहले, हमारे लिए यह सीखना महत्वपूर्ण होगा कि अल्फा (α) क्या है।

अल्फा (ए)

Dc मोड में एक सामान्य-आधार BJT कॉन्फ़िगरेशन में, अधिकांश वाहक के प्रभाव के कारण, वर्तमान I सी और मैं है मात्रा अल्फा द्वारा व्यक्त किया गया एक संबंध बनाएं, और इस प्रकार प्रस्तुत किया गया है:

डीसी = मैं सी / मैं है -------------------- (3.5)

जहां मैं सी और मैं है मौजूदा स्तर पर हैं ऑपरेशन का बिंदु । यद्यपि उपरोक्त विशेषता यह पहचानती है कि वास्तविक उपकरणों और प्रयोगों में α = 1, यह मात्रा लगभग 0.9 से 0.99 के आसपास हो सकती है, और ज्यादातर मामलों में यह सीमा के अधिकतम मूल्य की ओर आ जाएगी।

इस तथ्य के कारण कि यहां अल्फ़ा को विशेष रूप से बहुसंख्य वाहकों के लिए परिभाषित किया गया है ईक 3.2 जो हमने सीखा था पिछले अध्याय अब इस प्रकार लिखा जा सकता है:

सामान्य बेस एम्पलीफायर में अल्फा

इससे संबंधित ग्राफ चित्र 3.8 में विशेषता , जब मैं है = 0 एमए, आई सी परिणामी रूप से = I हो जाता है CBO।

हालांकि, हमारी पिछली चर्चाओं से हमें पता है कि मैं का स्तर सीबीओ अक्सर न्यूनतम होता है, और इसलिए यह 3.8 के ग्राफ में लगभग अज्ञात हो जाता है।

मतलब, जब भी मैं है = 0 mA उपर्युक्त ग्राफ में, मैं सी V के लिए 0 mA में भी बदल जाता है सीबी मूल्यों की श्रृंखला।

जब हम एक एसी सिग्नल पर विचार करते हैं, जिसमें ऑपरेशन का बिंदु विशेषता वक्र पर यात्रा करता है, तो एक एसी अल्फा के रूप में लिखा जा सकता है:

अल्फा एसी स्थिर

एसी अल्फा के लिए कुछ औपचारिक नाम दिए गए हैं: सामान्य-आधार, प्रवर्धन कारक, शॉर्ट-सर्किट। BJT के समतुल्य सर्किटों का मूल्यांकन करते हुए आगामी अध्यायों में इन नामों के कारण अधिक स्पष्ट होंगे।

इस बिंदु पर हम पा सकते हैं कि ऊपर दिए गए Eq 3.7 पुष्टि करते हैं कि कलेक्टर वर्तमान में एक अपेक्षाकृत मामूली परिवर्तन I में परिणामी परिवर्तन से विभाजित हो जाता है। है , जबकि कलेक्टर-टू-बेस एक निरंतर परिमाण पर है।

बहुमत की स्थिति में, की मात्रा तथा तथा डीसी एक-दूसरे के बीच परिमाणों के आदान-प्रदान की अनुमति देने के बराबर हैं।

आम-बेस एम्पलीफायर

सामान्य-आधार कॉन्फ़िगरेशन की मूल वोल्टेज प्रवर्धन क्रिया।

डीसी बायपासिंग को उपरोक्त आंकड़े में नहीं दिखाया गया है क्योंकि हमारा वास्तविक इरादा केवल एसी प्रतिक्रिया का विश्लेषण करना है।

जैसा कि हमने अपनी पिछली पोस्टों में सीखा था सामान्य आधार विन्यास इनपुट 3.7 प्रतिरोध के रूप में अंजीर में दिखाया गया है 3.7 बहुत ही न्यूनतम और भिन्न रूप से 10 और 100 ओम की सीमा के भीतर दिखता है। जबकि इसी अध्याय में हमने अंजीर 3.8 में भी देखा था कि एक सामान्य-आधार नेटवर्क में आउटपुट प्रतिरोध काफी अधिक है, जो आम तौर पर 50 k से 1 M ओम तक भिन्न हो सकता है।

प्रतिरोध मानों में ये अंतर मूल रूप से इनपुट-साइड पर दिखाई देने वाले फॉरवर्ड-बायस्ड जंक्शन के आधार पर होता है (बेस से एमिटर के बीच) और रिवर्स बायस्ड जंक्शन से बेस और कलेक्टर के बीच आउटपुट साइड में दिखाई देता है।

इनपुट प्रतिरोध के लिए 20 ओम (जैसा कि ऊपर दिए गए आंकड़े में दिया गया है) और इनपुट वोल्टेज के लिए 200 mV का एक विशिष्ट मान लागू करके, हम मूल्यांकन कर सकते हैं प्रवर्धन स्तर या हल किए गए उदाहरण के माध्यम से आउटपुट पक्ष पर सीमा:

इस प्रकार, आउटपुट पर वोल्टेज प्रवर्धन निम्नलिखित समीकरण को हल करके पाया जा सकता है:

यह किसी भी सामान्य-आधार BJT सर्किट के लिए एक विशिष्ट वोल्टेज प्रवर्धन मूल्य है जो संभवतः 50 और 300 के बीच भिन्न हो सकता है। ऐसे नेटवर्क के लिए, आईसी = अल्फा, के बाद से वर्तमान प्रवर्धन आईसी / IE हमेशा 1 से कम है, और अल्फा हमेशा से कम है १।

प्रारंभिक प्रयोगों में मौलिक प्रवर्धन क्रिया एक के माध्यम से शुरू की गई थी स्थानांतरण वर्तमान का मैं एक निम्न से एक उच्च- प्रतिरोध सर्किट।

उपरोक्त वाक्य में दो इटैलिक वाक्यांशों के बीच का संबंध वास्तव में शब्द ट्रांजिस्टर का था:

ट्रांस do + re सिस्टर = ट्रांजिस्टर।

अगले ट्यूटोरियल में हम कॉमन-एमिटर एम्पलीफायर पर चर्चा करेंगे

संदर्भ: https://en.wikipedia.org/wiki/Common_base




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