Transistor a emettitore comune

Circuito a emettitore comune NPN

Transistor bjt nella configurazione ad emettitore comune

In elettronica, il transistor a emettitore comune è una configurazione del transistor a giunzione bipolare, usata comunemente come amplificatore. In tale dispositivo, l'emettitore è collegato direttamente a massa, mentre la base si trova alla tensione $V_{BE}$. La $V_{CC}$ è la tensione di alimentazione del circuito ed $R_L$ è la resistenza di carico. La giunzione di emettitore risulta polarizzata direttamente e quella di collettore inversamente, nella "regione attiva" del transistor.

Si nota che:

$(1)I_C=-{\alpha }_F{I}_E+I_{C0}(1-e^{\frac{V_C}{V_T}})$

$(2)I_B=-I_C-I_E$

$(3)I_C=I_{C0}-\alpha I_E$

la corrente di collettore vale:

$I_C=I_{C0}-\alpha \cdot (-I_B-I_C)=I_{C0}+\alpha I_B+\alpha I_C$

da cui, mettendo in evidenza $I_C$:

$I_C=\frac{I_{C0}}{1-\alpha }+\frac{\alpha I_B}{1-\alpha }$

In generale si definisce $(4)\beta =\frac{\alpha }{1-\alpha }$ detta "amplificazione per ampi segnali", e dunque:

$(5)I_C=(1+\beta )I_{C0}+\beta I_B$

che si può approssimare, sapendo che $I_B>>I_{C0}$ allora il primo addendo si può trascurare:

$(5^{\prime })I_C\simeq \beta I_B$

che dice come il transistor si comporta come amplificatore: una piccola variazione della corrente di base produce tramite il coefficiente $\beta$, una notevole variazione di corrente di collettore, poiché $0,95\le \alpha \le 0,999$ il coefficiente $\beta$ è dell'ordine di $10^2$. In questo senso il transistor è anche un generatore di corrente controllato in corrente (o anche controllato in tensione), per questa sua caratteristica.

In corrente continua l'amplificazione viene espressa anche come:

$h_{FE}={\beta }_{dc}=\frac{I_C}{I_B}\simeq \beta$

mentre per piccoli segnali si usa il modello ibrido nel quale l'amplificazione di corrente è:

${\beta }^{\prime }=h_{fe}={\frac{\partial I_C}{\partial I_B}|}_{V_{CE}=cost}$

Si prenda ora il caso del transistor nella "regione di interdizione" (giunzioni polarizzate entrambe inversamente): in questa regione non dovrebbe passare corrente, quindi dovrebbe essere la regione nella quale $I_B=0\to I_C=0$. Ma seguendo le equazioni (1) e (2) si vede che per $I_B=0$ si ottiene:

$I_C=-I_E=\frac{I_{C0}}{1-\alpha }=I_{CB0}$

cioè una corrente di saturazione inversa di collettore quando la base è a circuito aperto cioè non passa corrente $I_B=0$ (da notare che è diversa da $I_{C0}$). Quindi non basta che la corrente di base sia nulla perché il transistor sia in interdizione (come si nota anche nel trattare la stessa zona in configurazione di base comune), c'è bisogno di un'ulteriore condizione cioè che: $I_C=-I_{C0}$, cioè applicando una tensione $V_{BE}\simeq 0,1V$, è possibile effettivamente annullare tutte le correnti. Si prenda la "regione di saturazione": in questa regione entrambe le giunzioni sono polarizzate direttamente. In tale regione la corrente di collettore è indipendente dalla corrente di base, cioè qualsiasi valore della corrente di base non influisce sulla corrente di collettore.

Infine i ragionamenti fatti per la configurazione a collettore comune sono analoghi a quello a emettitore comune con le opportune variazioni di pedici nelle formule.

Caratteristiche

Alle basse frequenze, usando il modello a Pi greco ibrido, si possono ricavare le seguenti caratteristiche a "piccolo segnale".

Le linee parallele indicano componenti in parallelo.

	Definizione	Espressione
Guadagno in tensione	$A_{\text{v}}\triangleq \frac{v_{\text{out}}}{v_{\text{in}}}$	$\begin{array}{c}-\frac{\beta R_{\text{C}}}{r_{\pi }+(\beta +1)R_{\text{E}}}\end{array}$
Guadagno in corrente	$A_{\text{i}}\triangleq \frac{i_{\text{out}}}{i_{\text{in}}}$	$\beta$
Resistenza di ingresso	$r_{\text{in}}\triangleq \frac{v_{\text{in}}}{i_{\text{in}}}$	$r_{\pi }+(\beta +1)R_{\text{E}}$
Resistenza di uscita	$r_{\text{out}}\triangleq \frac{v_{\text{out}}}{i_{\text{out}}}$	$R_{\text{C}}$

Voci correlate

• Transistor a base comune
• Transistor a collettore comune

Collegamenti esterni

• Template:Cita web
• NPN Common Emitter Amplifier — HyperPhysics
• ECE 327: Transistor Basics — Gives example common-emitter circuit with explanation.