Biais de transistor
La polarisation est le processus de fourniture d'une tension continue qui aide au fonctionnement du circuit. Un transistor est basé afin de rendre la jonction de base d'émetteur polarisée en direct et la jonction de base de collecteur polarisée en inverse, de sorte qu'elle reste dans la région active, pour fonctionner comme un amplificateur.
Dans le chapitre précédent, nous avons expliqué comment un transistor agit comme un bon amplificateur, si les deux sections d'entrée et de sortie sont polarisées.
Biais de transistor
Le flux approprié du courant de collecteur de signal nul et le maintien d'une tension de collecteur-émetteur appropriée pendant le passage du signal est connu comme Transistor Biasing. Le circuit qui fournit la polarisation du transistor est appeléBiasing Circuit.
Besoin de polarisation CC
Si un signal de très faible tension est donné à l'entrée du BJT, il ne peut pas être amplifié. Car, pour un BJT, pour amplifier un signal, deux conditions doivent être remplies.
La tension d'entrée doit dépasser cut-in voltage pour que le transistor soit ON.
Le BJT devrait être dans le active region, à utiliser comme un amplifier.
Si des tensions et des courants CC appropriés sont fournis via BJT par des sources externes, de sorte que BJT fonctionne dans la région active et superpose les signaux CA à amplifier, alors ce problème peut être évité. La tension continue et les courants donnés sont choisis de telle sorte que le transistor reste dans la région active pendant tout le cycle AC d'entrée. Par conséquent, une polarisation CC est nécessaire.
La figure ci-dessous montre un amplificateur à transistor doté d'une polarisation CC sur les circuits d'entrée et de sortie.
Pour qu'un transistor fonctionne comme un amplificateur fidèle, le point de fonctionnement doit être stabilisé. Examinons les facteurs qui affectent la stabilisation du point de fonctionnement.
Facteurs affectant le point de fonctionnement
Le principal facteur qui affecte le point de fonctionnement est la température. Le point de fonctionnement change en raison du changement de température.
Lorsque la température augmente, les valeurs de I CE , β, V BE sont affectées.
- I CBO est doublé (pour chaque augmentation de 10 o )
- V BE diminue de 2,5 mv (pour chaque élévation de 1 o )
Donc, le principal problème qui affecte le point de fonctionnement est la température. Par conséquent, le point de fonctionnement doit être rendu indépendant de la température afin d'obtenir la stabilité. Pour ce faire, des circuits de polarisation sont introduits.
Stabilisation
Le processus consistant à rendre le point de fonctionnement indépendant des changements de température ou des variations des paramètres du transistor est appelé Stabilization.
Une fois la stabilisation réalisée, les valeurs de I C et V CE deviennent indépendantes des variations de température ou du remplacement du transistor. Un bon circuit de polarisation aide à la stabilisation du point de fonctionnement.
Besoin de stabilisation
La stabilisation du point de fonctionnement doit être obtenue pour les raisons suivantes.
- Dépendance à la température de I C
- Variations individuelles
- Emballement thermique
Laissez-nous comprendre ces concepts en détail.
Dépendance de la température de I C
Comme l'expression du courant de collecteur I C est
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Le courant de fuite du collecteur I CBO est fortement influencé par les variations de température. Pour en sortir, les conditions de polarisation sont réglées de sorte que le courant de collecteur de signal nul I C = 1 mA. Par conséquent, le point de fonctionnement doit être stabilisé, c'est-à-dire qu'il est nécessaire de maintenir I C constant.
Variations individuelles
Comme la valeur de β et la valeur de V BE ne sont pas les mêmes pour chaque transistor, chaque fois qu'un transistor est remplacé, le point de fonctionnement a tendance à changer. Il est donc nécessaire de stabiliser le point de fonctionnement.
Fuite thermique
Comme l'expression du courant de collecteur I C est
$$ I_C = \ beta I_B + I_ {CEO} $$
$$ = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CBO} $$
Le flux de courant du collecteur et également le courant de fuite du collecteur provoquent une dissipation thermique. Si le point de fonctionnement n'est pas stabilisé, il se produit un effet cumulatif qui augmente cette dissipation thermique.
L'autodestruction d'un tel transistor non stabilisé est connue sous le nom de Thermal run away.
Pour éviter thermal runawayet la destruction du transistor, il est nécessaire de stabiliser le point de fonctionnement, c'est-à-dire de maintenir I C constant.
Facteur de stabilité
Il est entendu que I C doit être maintenu constant malgré les variations de I CBO ou I CO . La mesure dans laquelle un circuit de polarisation réussit à maintenir cela est mesurée parStability factor. Il dénoté parS.
Par définition, la vitesse de variation du courant de collecteur I C par rapport au courant de fuite de collecteur I CO à constante β et I B est appeléeStability factor.
$ S = \ frac {d I_C} {d I_ {CO}} $ aux constantes I B et β
Par conséquent, nous pouvons comprendre que tout changement du courant de fuite du collecteur modifie le courant du collecteur dans une large mesure. Le facteur de stabilité doit être aussi bas que possible afin que le courant du collecteur ne soit pas affecté. S = 1 est la valeur idéale.
L'expression générale du facteur de stabilité pour une configuration CE peut être obtenue comme ci-dessous.
$$ I_C = \ beta I_B + (\ beta + 1) I_ {CO} $$
En différenciant l'expression ci-dessus par rapport à I C , nous obtenons
$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + (\ beta + 1) \ frac {d I_ {CO}} {dI_C} $$
Ou
$$ 1 = \ beta \ frac {d I_B} {d I_C} + \ frac {(\ beta + 1)} {S} $$
Puisque $ \ frac {d I_ {CO}} {d I_C} = \ frac {1} {S} $
Ou
$$ S = \ frac {\ beta + 1} {1 - \ beta \ left (\ frac {d I_B} {d I_C} \ right)} $$
D' où le facteur de stabilité S dépend de β, I B et I C .