A configuração de base comum de um transistor NPN é um arranjo de circuito eletrônico fundamental com implicações significativas para o projeto de amplificadores e a teoria do transistor. Nesta configuração, a corrente do emissor é a entrada e a corrente do coletor é a saída. Engenheiros e entusiastas da eletrônica precisam compreender suas propriedades, como o fator de ganho de corrente (α) e a relação entre IC e IE. Neste artigo, exploramos os principais aspectos da configuração de base comum sem alterar as equações e padrões estabelecidos.
Configuração básica comum
Considere um transistor NPN em um terreno comum Construção. Nesta configuração de base comum, o emissor atual EUE é a corrente de entrada e de coletor IC é a corrente de saída.
Fator de ganho atual (α)
A relação entre a corrente de saída do transistor e a corrente de entrada é chamada de ganho de corrente de um transistor. Especificamente, a relação entre a corrente do coletor e a corrente do emissor é chamada de relação de transferência de corrente direta CC ou ganho CC, que é chamada de αdc.
Ganho DC de base comum, αdc = IC/IE.
IC e IE representam as magnitudes das correntes do coletor e do emissor em um determinado ponto da curva característica do transistor. Como a corrente do coletor é sempre menor que a corrente do emissor, αdc é sempre menor que um. Os valores típicos de αdc estão geralmente entre 0,95 e 0,998.
A partir da equação αdc = IC/IE, podemos expressar IC como IC = αdc IE.
Se simplificarmos ainda mais αdc, IC = αIE.
Como IC = IC(maioria) + ICBO(minoria), podemos reescrever a equação da seguinte forma:
IC = α IC (maioria) + ICBO
Sabemos também que IE = IC + IB ou IB = IE – IC = IE – (αIE + ICBO),
que pode ser ainda mais simplificado como:
IB = IE (1-α) – ICBO
Se negligenciarmos o ICBO, podemos escrever IB = IE (1-α).
Ganho de corrente de curto-circuito com base comum (CA)
O ganho de corrente de curto-circuito de base comum (CA) é definido como a razão entre uma pequena mudança na corrente do coletor (ΔIC) e a mudança correspondente na corrente do emissor (ΔIE) em uma tensão constante na base do coletor. É denotado por αac.
αac = (ΔIC / ΔIE) / VCB = constante.
Por razões práticas, o ganho DC é considerado igual ao ganho AC, ou seja, αdc = αac.
É importante notar que α não é uma constante, mas varia com a corrente do emissor IE, a tensão coletor-base VCB e a temperatura.
O ganho de corrente de um transistor em um circuito de base comum é menor que a unidade porque a resistência de saída do transistor de base comum é muito maior que a resistência de entrada. Isto leva a um grande ganho de tensão e, como resultado, a um grande ganho de potência.
Recursos da configuração básica comum
Propriedades de entrada da configuração de base comum (VEEcontra mimEvCB= constante)
Se a tensão base do coletor VCB for mantida constante (por exemplo, 2 V), variamos a tensão base do emissor VEB em pequenos incrementos (por exemplo, incrementos de 0,1 V) e anotamos os valores correspondentes da corrente do emissor IE para cada valor VEB. Este teste é repetido para diferentes valores de VCB. Observa-se que o aumento dos valores de VCB resulta na redução do valor de VEB para atingir a mesma corrente.
A característica de entrada de um transistor de base comum típico é mostrada na figura, com a corrente do emissor IE no eixo Y e a tensão da base do emissor VEB no eixo X. Observe o agrupamento restrito das curvas em uma ampla faixa de valores VCB. O valor médio da curva começa a subir aproximadamente em VEB = 0,5 V para um transistor de silício a 25 °C.
As correntes do emissor são quase independentes do VCB. Semelhante a um diodo de silício semicondutor, uma primeira aproximação para a conexão base-emissor polarizada diretamente no modo DC seria VEB = 0,7V.
Característica de saída da configuração básica comum (VCBContra mimCEUE= constante)
Neste cenário, a corrente do emissor IE é mantida constante (por exemplo, 2 mA) enquanto a tensão da base do coletor se desvia de zero em incrementos inadequados (por exemplo, incrementos de 1 V). Os valores IC correspondentes são anotados. Este experimento é repetido para diferentes valores de IE e as curvas características de saída obtidas são mostradas na figura.
As propriedades de saída da configuração Common Base podem ser divididas em três áreas diferentes:
- Região ativa: À direita da linha, VCB = 0 e acima a corrente do emissor é IE = 0. Nesta área, a corrente do coletor permanece constante e é quase igual à corrente do emissor.
- Faixa de saturação: Posicionado à esquerda da linha VCB = 0 e acima da característica de saída quando IE = 0. Nesta faixa, a corrente de coletor IC aumenta acentuadamente com uma pequena alteração no VCB. A relação entre IC e IE na região ativa é aproximada como IC = IE.
- Área de exclusão: IE = 0 e IC = ICBO, que representa a corrente de fuga do diodo base coletor.
A curva característica de saída pode ser usada para determinar a resistência dinâmica de saída, que é definida como a razão entre uma pequena mudança na tensão de base do coletor e a mudança correspondente na corrente do coletor em uma corrente de emissor constante:
Resistência de saída (Ro) = {ΔVCB / ΔIC} IE = Constante.
O recíproco da inclinação da característica de saída fornece a resistência dinâmica de saída, que normalmente é muito alta e da ordem de megaohms.
Além disso, a característica pode ser usada para determinar o pequeno ganho de corrente de base do sinal (αac) do transistor selecionando dois pontos, M e N, na característica e observando os valores correspondentes de ΔIC e ΔIE.
αdc = ΔIC / ΔIE = 2mA / 2mA = 1 mA
Esses insights sobre a configuração da base comum permitem uma compreensão abrangente do comportamento do transistor neste modo específico.
Conclusão
Em resumo, a configuração de base comum de um transistor fornece informações valiosas sobre o comportamento dos transistores, particularmente em termos de ganho de corrente e características. A relação entre as correntes do coletor e do emissor e os efeitos da tensão e temperatura da base do coletor tornam-se mais claros através desta análise. As diferentes regiões ativas, de saturação e de bloqueio fornecem uma visão abrangente da operação do transistor. A alta resistência de saída dinâmica e o ganho de corrente de base comum (αac) melhoram ainda mais nossa compreensão deste importante circuito eletrônico.
Perguntas frequentes
1. Qual é o fator de ganho de corrente (α) da configuração de base comum?
O fator de ganho de corrente (α) é a razão entre a corrente do coletor (IC) e a corrente do emissor (IE) em um circuito base, denotado como αdc. Ele quantifica o ganho de corrente do transistor.
2. Por que o ganho atual com base comum (α) é normalmente menor que a unidade?
O ganho de corrente de base comum (α) é geralmente menor que a unidade porque a corrente do coletor (IC) é sempre menor que a corrente do emissor (IE), resultando em uma relação IC/IE menor que 1.
3. O que a característica de saída revela na configuração de base comum?
A característica de saída no circuito base ilustra o comportamento da corrente do coletor (IC) em relação à tensão base do coletor (VCB), enquanto a corrente do emissor (IE) é mantida constante. Ele mostra diferentes áreas, incluindo as áreas ativas, de saturação e de bloqueio, e fornece informações sobre a operação do transistor.
