Τι είναι ο κορεσμός τρανζίστορ

Στην προηγούμενη ανάρτηση μάθαμε Πόλωση BJT , σε αυτό το άρθρο θα μάθουμε τι είναι ο τρανζίστορ ή ο κορεσμός BJT και πώς να προσδιορίσουμε την τιμή γρήγορα μέσω τύπων και πρακτικών αξιολογήσεων.

Τι είναι ο κορεσμός τρανζίστορ

Ο όρος κορεσμός αναφέρεται σε οποιοδήποτε σύστημα όπου τα επίπεδα προδιαγραφών έχουν επιτύχει τη μέγιστη τιμή.

Ένα τρανζίστορ μπορεί να λέγεται ότι λειτουργεί εντός της περιοχής κορεσμού του, όταν η τρέχουσα παράμετρος φτάσει τη μέγιστη καθορισμένη τιμή.

Μπορούμε να πάρουμε το παράδειγμα ενός πλήρως υγρού σφουγγαριού, το οποίο μπορεί να βρίσκεται σε κορεσμένη κατάσταση όταν δεν υπάρχει χώρος για να συγκρατήσει περαιτέρω υγρό.

Η προσαρμογή της διαμόρφωσης μπορεί να οδηγήσει σε γρήγορη αλλαγή του επιπέδου κορεσμού του τρανζίστορ.

Τούτου λεχθέντος, το μέγιστο επίπεδο κορεσμού θα είναι πάντα σύμφωνα με το μέγιστο ρεύμα συλλογής της συσκευής, όπως περιγράφεται στο φύλλο δεδομένων της συσκευής.

Σε διαμορφώσεις τρανζίστορ διασφαλίζεται κανονικά ότι η συσκευή δεν φτάνει στο σημείο κορεσμού της, καθώς σε αυτήν την περίπτωση ο συλλέκτης βάσης παύει να βρίσκεται σε κατάσταση αντίστροφης προκατάληψης, προκαλώντας παραμορφώσεις στα σήματα εξόδου.

Μπορούμε να δούμε ένα σημείο λειτουργίας εντός της περιοχής κορεσμού στο σχήμα 4.8α. Παρατηρήστε ότι είναι εκείνη η συγκεκριμένη περιοχή όπου η ένωση των χαρακτηριστικών καμπυλών με την τάση συλλέκτη-προς-πομπό είναι χαμηλότερη από το VCEsat ή στο ίδιο επίπεδο. Επίσης, το ρεύμα συλλέκτη είναι συγκρίσιμα υψηλό στις χαρακτηριστικές καμπύλες.

Πώς να υπολογίσετε το επίπεδο κορεσμού τρανζίστορ

Συγκρίνοντας και υπολογίζοντας κατά μέσο όρο τις χαρακτηριστικές καμπύλες των σχ. 4.8α και 4.8β, είμαστε σε θέση να επιτύχουμε μια γρήγορη μέθοδο προσδιορισμού του επιπέδου κορεσμού.

Στο Σχ. 4.8b βλέπουμε ότι το τρέχον επίπεδο είναι σχετικά υψηλότερο ενώ το επίπεδο τάσης είναι στα 0V. Εάν εφαρμόσουμε εδώ το νόμο του Ohm, μπορούμε να υπολογίσουμε την αντίσταση μεταξύ των ακίδων συλλέκτη και εκπομπής του BJT με τον ακόλουθο τρόπο:

Μια πρακτική εφαρμογή σχεδιασμού για τον παραπάνω τύπο φαίνεται στο σχήμα 4.9 παρακάτω:

Αυτό σημαίνει ότι όποτε απαιτείται η γρήγορη αξιολόγηση του κατά προσέγγιση ρεύματος συλλέκτη κορεσμού για ένα δεδομένο BJT σε ένα κύκλωμα, μπορείτε απλά να υποθέσετε μια ισοδύναμη τιμή βραχυκυκλώματος σε ολόκληρη την εκπομπή συλλεκτών της συσκευής και στη συνέχεια να την εφαρμόσετε στον τύπο για να λάβετε την κατά προσέγγιση ρεύμα κορεσμού συλλέκτη. Με απλά λόγια, ορίστε VCE = 0V και στη συνέχεια μπορείτε να υπολογίσετε εύκολα το VCEsat.

Σε κυκλώματα με διαμόρφωση σταθερής προκατάληψης, όπως υποδεικνύεται στο Σχήμα 4.10, μπορεί να εφαρμοστεί βραχυκύκλωμα, το οποίο μπορεί να οδηγήσει σε τάση διαμέτρου RC ίση με την τάση Vcc.

Το ρεύμα κορεσμού που αναπτύσσεται στην παραπάνω κατάσταση θα μπορούσε να ερμηνευθεί με την ακόλουθη έκφραση:

Επίλυση ενός πρακτικού παραδείγματος για την εύρεση του ρεύματος κορεσμού ενός BJT:

Εάν συγκρίνουμε το παραπάνω αποτέλεσμα με το αποτέλεσμα που αποκτήσαμε στο τέλος του αυτήν την ανάρτηση , βρίσκουμε ότι το αποτέλεσμα I CQ = 2,35mA είναι πολύ χαμηλότερο από τα παραπάνω 5,45mA, κάτι που υποδηλώνει ότι συνήθως τα BJT δεν λειτουργούν ποτέ στο επίπεδο κορεσμού σε κυκλώματα, μάλλον σε πολύ χαμηλότερες τιμές.