Transistor als Verstärker

Transistor ist eine Halbleitervorrichtung mit dreiTerminals, Emitter (E), Base (B) und Collector (C) und hat somit zwei Verbindungen, Base-Emitter (BE) und Base-Collector (BC), wie in Abbildung 1a gezeigt. Eine solche Vorrichtung kann in drei verschiedenen Bereichen arbeiten, nämlich Abschalten, Aktivieren und Sättigen. Transistoren sind im Sperrbereich vollständig ausgeschaltet, wenn sie im Sättigungsbereich arbeiten. Während sie in einem aktiven Bereich arbeiten, wirken sie jedoch als Verstärker, d. H. Sie können verwendet werden, um die Stärke des Eingangssignals zu erhöhen, ohne es wesentlich zu verändern.
Der Grund für ein solches Verhalten kann seinunter Analyse der Funktion von Transistoren in Bezug auf Ladungsträger verstanden. Betrachten wir dazu einen npn-Bipolar-Junction-Transistor (BJT), der für den Betrieb in einem aktiven Bereich vorgespannt ist (der BE-Übergang ist in Durchlassrichtung vorgespannt, während der BC-Übergang in Sperrrichtung vorgespannt ist), wie in 1b gezeigt.

Hier wird der Emitter im Allgemeinen stark seindotiert, wird die Basis leicht dotiert und der Kollektor wird mäßig dotiert sein. Außerdem ist die Basis schmal, der Emitter breiter und der Kollektor viel breiter.

bipolarer Übergangstransistor (bjt), der Bereiche und Verbindungen zeigt

Die Vorwärtsvorspannung, die zwischen der Basis und den Emitteranschlüssen des Transistors angelegt wird, bewirkt den Fluss des Basisstroms IB in die Basisregion. Ihre Größe ist jedoch geringer (üblicherweise in µA als V)SEIN ist nur etwa 0,6 V, im Allgemeinen).
Dies kann als Bewegung von betrachtet werdenElektronen aus dem Basisbereich oder die Injektion von Löchern in den Basisbereich in äquivalenter Weise. Ferner ziehen diese injizierten Löcher die Elektronen im Emitterbereich zu sich hin, was zur Rekombination von Löchern und Elektronen führt. Aufgrund der geringeren Dotierung der Base im Vergleich zum Emitter gibt es jedoch im Vergleich zu Löchern mehr Elektronen. Somit bleiben auch nach dem Rekombinationseffekt viel mehr Elektronen frei. Diese Elektronen kreuzen nun den schmalen Basisbereich und bewegen sich in Richtung des Kollektoranschlusses, beeinflusst durch die Vorspannung, die zwischen dem Kollektor und dem Basisbereich angelegt wird.

Dies stellt nur den Kollektorstrom I darC Bewegen in den Sammler. Daraus ist ersichtlich, dass durch Variieren des in den Basisbereich fließenden Stroms (IB) kann man eine sehr große Variation des Kollektorstroms erhalten, IC. Dies ist nichts anderes als die Stromverstärkung,Dies führt zu dem Schluss, dass der in seinem aktiven Bereich arbeitende npn BJT als Stromverstärker wirkt. Die zugehörige Stromverstärkung kann mathematisch ausgedrückt werden:

Betrachten Sie nun den npn-Transistor mit dem Eingangein Signal, das zwischen seinen Basis- und Emitteranschlüssen angelegt wird, während der Ausgang über den Lastwiderstand RC gesammelt wird, der über den Kollektor und die Basisanschlüsse geschaltet ist, wie in 2 dargestellt.
Betrachten Sie nun den npn-Transistor mit dem Eingangein Signal, das zwischen seinen Basis- und Emitteranschlüssen angelegt wird, während der Ausgang über den Lastwiderstand RC gesammelt wird, der über den Kollektor und die Basisanschlüsse geschaltet ist, wie in 2 dargestellt.

Transistor als Verstärker

Es sei ferner angemerkt, dass der Transistor immer durch Verwendung geeigneter Spannungsversorgungen V in seinem aktiven Bereich arbeitetEE und VBC. Hier eine kleine Änderung der Eingangsspannung Vim wird gesehen, um den Emitterstrom I zu ändernE nennenswert wie der Widerstand des EingangsSchaltung ist niedrig (aufgrund der Durchlassvorspannung). Dies ändert wiederum den Kollektorstrom nahezu im gleichen Bereich, da der Betrag des Basisstroms für den betrachteten Fall ziemlich geringer ist. Diese große Veränderung in mirC bewirkt einen großen Spannungsabfall am Lastwiderstand RC Das ist nichts als die Ausgangsspannung.

Daher erhält man die verstärkte Version der EingabeSpannung an den Ausgangsanschlüssen des Geräts, was zu dem Schluss führt, dass die Schaltung wie ein Spannungsverstärker wirkt. Der mathematische Ausdruck für die mit diesem Phänomen verbundene Spannungsverstärkung wird durch gegeben


Obwohl die Erklärung für den npn bereitgestellt wirdBJT, eine ähnliche Analogie gilt auch für pnp-BJTs. Aus denselben Gründen kann man die verstärkende Wirkung eines anderen Transistors, nämlich des Feldeffekttransistors (FET), erklären. Es sei ferner angemerkt, dass die Verstärkerschaltung von Transistoren, z

  1. Erstes Set: Common Base / Gate-Konfiguration, Common Emitter / Source-Konfiguration, Common Collector / Drain Konfiguration
  2. Zweiter Satz: Klasse-A-Verstärker, Klasse-B-Verstärker, Klasse-C-Verstärker, Klasse-AB-Verstärker
  3. Dritter Satz: Einstufige Verstärker, Muti-Stage-Verstärker usw. Das grundlegende Arbeitsprinzip bleibt jedoch gleich.
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