Polarizarea tranzistorului bipolar si stabilitatea punctului static de functionare

Polarizarea tranzistorului bipolar si stabilitatea

punctului static de functionare

1. Alegerea PSF

Circuitele de polarizare asigura plasarea tranzistorului intr-un punct static de functionare (PSF) pe carcteristicile de iesire si intrare. PSF-ul este caracterizat de 4 marimi: U_BE, I_B, U_CE si I_C care sunt tensiunile si curentii de intrare si iesire, marimi legate prin cele doua familii de carcacteristici. Sunt deci suficiente doua marimi pentru a preciza PSF-ul deoarece celelalte doua se extrag din caracteristici.

Coordonatele PSF-ului, adica I_C si U_CE (din caracteristici rezulta I_B si U_BE) se stabilesc in functie de destinatia circuitului. Intotdeauna PSF-ul se afla pe dreapta de sarcina. In regim dinamic, PSF-ul instantaneu se deplaseaza pe dreapta de sarcina dinamica, care nu coincide intotdeauna cu dreapta de sarcina statica. Pentru circuitul din figura, in care consideram condensatoarele cu reactanta neglijabila numai in regim dinamic, pentru regim static se poate scrie:

Aceasta ecuatie reprezinta dreapta de sarcina statica. Ea se reprezinta prin taieturi pe caracteristica de iesire.

2. Polarizarea tranzistoarelor bipolare

Dintre posibilitatile de polarizare a unui tranzistor bipolar se amintesc:

plarizarea cu doua surse de tensiune de alimentare independente

plarizarea cu o singura sursa de tensiune

polarizarea prin cuplaj direct cu un alt circuit.

A. Circuitul de polarizare cu doua surse de tensiune independente este prezentat in figura.

Tensiunile E_B si E_C se aleg de valori corespun-zatoare pentru asigurarea excursiei maxime de tensiune in regim dinamic.R_E se alege impunand conditia: U_RE ≤(0,1 0,2)E_C. Cand nu se impun conditii speciale de stabilizare a PSFla variatia temperaturii mediului, se poate lua R_E = 0. Se poate scrie:

B1). Circuit cu reistenta serie in baza

B2). Circuit cu divizor de tensiune in baza

Pentru primul circuit, se recunoaste circuitul de polarizare cu doua surse de alimentare, de data aceasta sursele fiind identice (E_B = E_C). Referitor la R_E sunt valabile cele aratate mai sus. Circuitl de polarizare cu divizor (rezistiv) de tensiune in baza asigura o stabilitate mai buna a PSF-ului cu temperatura.

Circuitul cu un singur rezistor in baza prezinta, pentru un semnal aplicat la intrare (intre baza si masa), o rezistenta de intrare mai mare deoarece R_B >> R_B1 || R_B2.

Pentru circuitul cu un singur rezistor in baza, fiind date U_CE, I_C si E_C, cunoscand pe R_E si considerand I_C = I_E, rezulta:

Marimile U_BE si I_B se determina din caracteristicile statice. Totusi, U_BE se poate aprecia cu aproximatie (aproximativ egal cu 0,6 V) iar daca se cunoaste β se poae folosi relatia I_B = I_C /

In cazul circuitului cu divizor de tensiune in baza, dupa ce s-a determinat valoarea pentru rezistorul R_E se paote scrie:

cu mentiunea ca U_BE si I_B se determina, in general, din caracteristicile statice iar I_D se alege: I_D= (10 20) I_B.

3. Stabilitatea PSF-ului

S-a constatat ca la cresterea temperaturii mediului ambiant creste curentul de colector I_C. Aceasta se datoreaza urmatoarelor cauze:

a). cresterea curentului rezidual I_CB0 cu temperatura,

b). cresterea lui U_BE cu temperatura

c). cresterea lui β cu temperatura.

Variatia curentul de colector I_C cu temperatura se poate scrie:

unde S_I, S_U si S_β reprezinta factorii de stabilizare a curentului de colector in raport cu curentul I_CB0, tensiunea U_BE si factorul β. Acesti factori pot fi determinati prin calcul pentru un circuit cu tranzistor. Astfel, pentru circuitul de polarizare cu doua tensiuni de alimentare se pot calcula factorii de stabilitate pornind de la relatiile:

Se elimina I_B si I_C si rezulta:

De aici rezulta valoarea lui I_E care se inlocuieste in relatia care-l furnizeaza pe I_C si rezulta, dupa cateva calcule simple:

Daca se tine cont ca , rezulta:

Micsorarea factorilor de stabilizare se face prin m[rirea valorii rezistorului R_E. R_E introduce o reactie negativa stabilizand PSF-ul. In absenta lui R_E se obtin valorile maxime ale factorilor de stabilizare. In cazul circuitului de polarizare cu divizor rezistiv, R_B = R_B1 || R_B2.