اتصال بیس مشترک‌ (اتصالات مختلف ترانزیستورها در مدار)

اتصالات مختلف ترانزیستورها در مدار، هر ترانزیستور سه پایه دارد؛ کلکتور، بیس و امیتر. با استفاده از این سه پایه می‌توان ترانزیستور را به سه شیوه‌ی متفاوت که در آن‌ها یک پایه بین سیگنال ورودی و خروجی مشترک باشد، در مدار وصل کرد. این سه پیکربندی متفاوت را به نام‌های بیس مشترک، امیتر مشترک و کلکتور مشترک می‌شناسیم. لازم به ذکر است که در همه‌ی این حالات، پیوند امیتر بایاس مستقیم می‌شود و پیوند کلکتور بایاس معکوس. در این جلسه اتصال بیس مشترک را برسی میکنیم و در جلسات بعدی اتصال امیر مشترک و اتصال کلکتور مشترک برسی می شوند.

پیس نیاز این درس : ترانزیستور‌ها ; ترانزیستور چیست؟

اتصال بیس مشترک (CB)

همان‌طور که از نام برمی‌آید، پایه‌ی بیس بین دو سیگنال ورودی و خروجی ترانزیستور مشترک واقع می‌شود. آرایش مداری بیس مشترک برای دو ترانزیستور NPN و PNP را در تصویر زیر ملاحظه می‌کنید. اگر از ترانزیستور در حالت تقویت کننده استفاده شود به این پیکربندی تقویت کننده بیس مشترک  می گویند.

برای فهم مطلب، فرض می‌کنیم یک ترانزیستور NPN داریم که با آرایش بیس مشترک در مدار متصل است. زمانی که به امیتر که در وضعیت بایاس مستقیم قرار دارد  ولتاژ اعمال می‌شود، الکترون های ترمینال منفی باتری الکترون‌های موجود در امیتر را دفع می‌کنند. به این ترتیب جریانی از سمت امیتر به بیس و کلکتور جاری می‌شود تا در آن‌جا به ایجاد شدن جریان کلکتور کمک کند.

در طی این فرآیند، ولتاژ کلکتور یا V_CB ثابت نگه داشته می‌شود.

بنابراین در این آرایش، جریان ورودی جریان امیتر(I_E) و جریان خروجی جریان کلکتور است (I_C).

ضریب تقویت جریان (α)

نسبت تغیرات جریان کلکتور (I_C∆) به تغییرات جریان امیتر (∆I_E) ، در شرایطی که ولتاژ کلکتور (V_CB) را ثابت نگه داشته ایم، ضریب تقویت جریان گفته می‌شود که آن را با α نمایش می‌دهیم.

عبارتی برای محاسبه جریان کلکتور

با داشتن معادله بالا، می‌خواهیم سعی کنیم عبارتی برای محاسبه جریان کلکتور پیدا کنیم. می‌دانیم که در کنار جریان الکترون‌ها که از امیتر به سمت کلکتور جاری می‌شود، ترمینال بیس نیز جریان اندکی ناشی از فرآیند بازترکیب در خود دارد (I_B ) و از آن‌جا که پیوند کلکتور- بیس در بایاس معکوس است، جریان دیگری نیز ناشی از حامل های اقلیت  وجود دارد که به آن جریان نشتی یا I_Leakage  گفته می‌شود. البته مقدار جریان نشتی به دلیل اینکه عامل ایجاد آن حامل های اقلیت هستند، مقدار ناچیزی است.

از طرفی براساس معادله قسمت قبل، جریانی که از امیتر به سمت کلکتور می‌رود αI_E خواهد بود و در نتیجه مقدار کل جریان کلکتور خواهد بود :

حتی اگر ولتاژ امیتر- بیس صفر باشد : V_EB=0  ، باز هم مقدار اندکی جریان نشتی وجود خواهد داشت که آن را I_CBO  می‌نامیم ( جریان کلکتور- بیس در حال باز بودن خروجی.)

با این حساب، جریان کلکتور را می‌توانیم با روابط زیر محاسبه کنیم :

بنابراین رابطه‌ی بدست آوردن جریان کلکتور به طور کلی به شکل فوق خواهد بود و طبق این عبارت، مقدار جریان کلکتور به مقدار جریان بیس، جریان نشتی و نیز ضریب تقویت جریان بستگی دارد.

ویژگی‌های اتصال بیس مشترک :

• این نوع آرایش ترانزیستور، بهره‌ی ولتاژ برای ما فراهم می‌کند اما بهره‌ی جریان خیر.
• در صورت ثابت بودن V_CB ، اگر V_B اندکی افزایش یابد، جریان امیتر (I_E ) نیز افزایش خواهد یافت.
• جریان I_E مستقل از V_CB است.
• اگر V_EB را ثابت نگه داریم، V_CB می‌تواند فقط در ولتاژ های پایین بر مقدار I_C تاثیر بگذارد.
• مقاومت ورودی یا ri از نسبت تغییر ولتاژ امیتر- بیس به تغییر جریان امیتر ، در ولتاژ کلکتور ثابت محاسبه می‌شود.

• از آن‌جا که مقدار مقاومت ورودی کم است، مقدار اندکی V_EB برای ایجاد یک I_E بزرگ کافی است.
• مقاومت خروجی نسبت تغییر ولتاژ V_CB  به تغییر جریان کلکتور، در I_E ثابت است.

• از آن‌جا که مقدار مقاومت خروجی بسیار بزرگ است، یک تغییر بسیار زیاد در V_CB  تنها تغییر کوچکی در  I_C  ایجاد خواهد کرد.

خیلی ممنون از اینکه درس بیس مشترک را در میکرو دیزاینر الکترونیک مطالعه کردید،  تمامی جلسات آموزش مفاهیم پایه الکترونیک را اینجا یا لینک های زیر مطالعه کنید.

اگر این نوشته‌ برایتان مفید بود لطفا کامنت بنویسید.

مطالعه دیگر جلسات این آموزش

<< جلسه قبلی                    جلسه بعدی >>