Polarizzazione transistore

1) Problematiche relative alla determinazione del punto di lavoro :

La retta di carico in continua determina il punto di lavoro in continua, poi al variare del segnale d´ingresso si ha l´oscillazione del segnale d´uscita nella caratteristica d´uscita, in tutto questo però si deve far attenzione che si rimanga sempre nella zona attiva e che siano rispettati i seguenti limiti:

a) Corrente massima           è legata alla dimensione dei fili che uniscono reoforo e semiconduttore

b) Tensione massima          è legata al break-down e al reach-through quindi dipende anche dalla connessione

c) Potenza massima             è legata al metodo di dissipazione adottato

d) V_BE  massima

in generale si sceglie il punto di lavoro in modo da dimezzare la retta di carico in continua, dopodiché si vede quale dovrebbe essere la pendenza della retta di carico in alternata, passante per il punto di lavoro e la si trasla sin quando il nuovo punto di lavoro non la divide in due parti uguali. Si osservi che le due rette hanno pendenze diverse in quanto in continua si considerano R_C ed R_E mentre in alternata si considerano R_C ed R_L .

 

2) Problematiche relative all´emettitore comune con polarizzazione fissa :

Si realizza con un npn la cui corrente di base I_B è ottenuta tramite una resistenza R_B connessa alla V_CC . Fissata R_B si determina la I_B tuttavia il punto di lavoro può variare sia con la temperatura che sostituendo il transistore, per ovviare a questo inconveniente è necessario che la I_B possa variare come avviene nel circuito per la polarizzazione automatica.

 

3) Sorgenti che determinano la instabilità della I_C :

a)       la corrente di saturazione inversa I_CO raddoppia ogni aumento di 10° della temperatura

b)       la V_BE  diminuisce di 2,5mV / °C

c)       b aumenta con la temperatura

4) Differenza tra stabilizzazione e compensazione termica :

La stabilizzazione si realizza con elementi resistivi ed è volta a rendere minimi gli effetti della temperatura sul punto di lavoro mentre la compensazione è volta ad annullare tali effetti, ha l´unico inconveniente che è più costosa.

 

5) Descrivere il circuito per la polarizzazione automatica :

Si pone sulla base un partitore resistivo e una resistenza R_E sull´emettitore, tramite essa scorre una corrente che è pari alla somma della I_B  e della I_C la quale dipende dalla corrente di saturazione inversa I_CO che varia con la temperatura.

Se aumenta I_C diminuisce la corrente I_B  la quale pilota la amplificazione e quindi diminuisce I_C .

 

6) Fattori di sensibilità :

La I_C dipende dalla temperatura tramite  b  , V_BE  e  I_CO , la sua variazione si può scrivere  nella quale                                                                

Si trova che questi fattori di sensibilità vengono minimizzati se si aumenta la resistenza sull´emettitore, la quale non può però essere molto elevata in quanto altrimenti occorre una tensione di alimentazione molto elevata per avere una corrente di intensità decente.

Spesso si pone un condensatore in parallelo alla R_E per far si che la stabilizzazione avvenga solo per le variazioni dovute alla temperatura le quali hanno frequenza molto bassa e non per le variazioni del segnale d´ingresso, si ha quindi che in presenza di un segnale d´ingresso, la R_E viene bypassata dal condensatore C_E , spesso in parallelo a quest´ultimo che è molto grande si pone un condensatore più piccolo il quale ha il compito di bypassarlo alle frequenze più elevate dove l´elettrolitico non risponde adeguatamente.

 

7) Sensibilità della i_C  alle variazioni della I_CO :

Con riferimento al circuito a polarizzazione automatica si scrive l´equazione della maglia d´ingresso    e si sostituisce in essa la I_B ricavata dall´equazione del transistore  , portando b al numeratore si ottiene  , la riscrivo considerando le variazioni di I_CO  e conseguentemente di I_C e ponendo   si ha  , tale fattore di sensibilità si considera prevalentemente per i transistori al germanio.

 

8) Sensibilità della i_C  alle variazioni della V_BE :

Scrivendo la sia per la V_BE1 che per la V_BE2 che determinano rispettivamente una I_C1 ed una I_C2  , considerando i soli termini che variano e sottraendo membro a membro si ha    e quindi   , tale fattore di sensibilità si considera prevalentemente per i transistori al silicio.

 

9) Sensibilità della i_C  alle variazioni di b :

Si scrive l´equazione della maglia d´ingresso   e si sostituisce in essa   , raccogliendo, considerando le sole variazioni ed essendo  si ha  , sottraendo 1 ad entrambe i membri si ottiene   che essendo b >> 1 è trascurabile.

 

10) Descrivere il circuito che esegue la compensazione termica rispetto a I_CO :

Si pone un diodo polarizzato inversamente tra base ed emettitore, in esso quindi scorre la corrente di saturazione I_O  che è funzione della temperatura così come la I_CO nel transistor la cui corrente di base è quindi I_B=I-I₀ che sostituita nell´equazione del transistor   e quindi la I_C  risulta indipendente dalle variazioni di I_CO  con la temperatura.

 

11) Descrivere il circuito che esegue la compensazione termica rispetto a V_BE :

Si pone un transistor con collettore e base cortocircuitati tra la base e l´emettitore del transistor da compensare, in questo modo si ha , ciò determina che se i transistor sono identici come pure le resistenze sui loro collettori, si ha I_C1 = I_C2 ma del resto I_C1 può esser resa costante infatti si ha  con ovvie condizioni. Il circuito tuttavia lavora meglio se sono le correnti I_B dei transistor ad essere uguali e non le V_BE pertanto sulle basi si inseriscono le resistenze R₂ ed R₃=R₂ , in tal modo se i transistor sono uguali si ha I_C1=I_C2 e del resto I_C1 può essere dedotto dall´equazione alla maglia esterna   si ha infatti .  Si osservi inoltre che   quindi se   si ha   e quindi il transistor è polarizzato al centro della caratteristica.