Electronică – Tranzistorul bipolar – partea 3 – Polarizarea tranzistoarelor……

Postat de Adrian Micu pe data de 15 octombrie 2026 in categoria Electronica, Electronică Analogică, Introducere in Electronica, Uncategorized

În sensul cel mai larg, prin polarizarea tranzistoarelor se înțelege stabilirea tensiunilor aplicate terminalelor, în conformitate cu cea ce se dorește de la tranzistor – de regulă obținerea unei amplificări date pentru un semnal de intrare cu amplitudinea dată.

În acest articol ne vom referi la conexiunea Emitor-Comun.

Semnalul amplificat este cules din circuitul de colector, deci el fixsează condițiile de funcționare în rețeaua caracteristicilor de ieșire, adică punctul static de funcționare P ( I_C , V_CE ). Din caracteristica de transfer se deduce apoi valoarea statică a curentului de bază, I_B , care prin proiecție determină tensiunea V_BE de repaus. Cunoscând valorile curenților și a tensiunilor, se alege o sursă convenabilă de alimentare V_CC .

La proiectarea schemei de polarizare se mai ține cont de necesitatea stabilizării PSF-ului față de variațiile de temperatură.

În regim de amplificator al unor semnale variabile, tranzistorul trebuie să aibă PSF-urile astfel alese încât variațiile mărimilor V_CE , I_C , I_B și V_BE să nu-l scoată din limitele admise de funcționare.

La conexiunea Emitor Comun, rezistența de sarcină R_S este conectată între :

colector și +V_CC –– pentru tranzistorul NPN
colector și -V_CC –– pentru tranzistoarele PNP

Căderea de tensiune pe R_S este determinată de I_C , deci indirect de I_B sau V_BE . Prin urmare, pentru o polarizare adecvată este suficient să se asigure o valoare corespunzătoare a lui V_BE ( sau lui I_B ) lucru care se face prin conectarea unui rezistor R_B între Bază și polul care alimentează colectorul.

Parcursă de curentul de repaus I_B acest rezistor trebuie să producă o cădere de tensiune egală cu : V_CC – V_BE .

Valoarea lui R_B este :

R_{B}=\frac{V_{CC}-V_{BE}}{I_{B}}

pentru V_CC>10V putem neglija V_BE rezultând $R_{B}=\frac{V{CC}}{I_{B}}$

Acest mod simplu de polarizare a bazei prezintă dezavantajul unei pronunțate instabilități termice. Într-adevăr, la creșterea temperaturii curentul de colector crește, în consecință crește și căderea de tensiune pe R_S , scăzând V_CE , ceea ce duce la deplasarea PSF-ului. Tranzistorul nu este în pericol, curentul de colector având valoarea limitată la $\frac{V_{CC}}{R_{S}}$ . De asemenea, tensiunea V_CE fiind mai mică, puterea disipată de tranzistor nu depășește limitele admise.

Exemplu: Avem următoarele date

V_CC = 5V ; V_BE = 0,6V ; V_CE =2V
β = 100 ; R_S =3KΩ ; t=25°C
Să aflăm rezistența de polarizare și puterea disipată.

Avem următoarea schemă:

\begin {align*} I_C=(V_{CC}-V_{CE})*R_S\\ \\ I_{B}⋍\frac{I_{C}}{β}=\frac{1mA}{100}=10uA\\\\ R_{B}=\frac{V_{CC}-V_{BE}}{I_B}=\frac{5V-0.6V}{10uA}=\frac{4.4V}{10uA}=440KΩ\\\\ P_{disip}=V_{CE}*I_C=2V*1mA=2mW \end{align*}

dacă t crește de la 25°C la 61°C

\begin{align*} ∆t=t_2-t_1=61°C – 25°C = 36°C \\\\ -curentul\,\, rezidual \,\, creste \,\, de\,\, 2^6\,\, ori = 64*1uA=64uA \\\\ I_C=1mA+64uA=1,064mA \\\\ V_{R_{S}}=R_S*I_C=3kΩ*1,064mA⋍3.2V \\\\ V_{CE}=V_{CC}-V_{R_{S}}=5V-3.2V⋍1.8V \Rightarrow a \,\,scazut\Rightarrow puterea\,\, disipata \,\,de \,\,tranzistor \,\,scade\,\, la\,\, :\\\\ V_{CE}*I_C=1.8V*1,064mA⋍1.9mW\\\\ \end{align*}

O altă metodă de polarizare

montăm R_B între bază și colector, ca în imaginea următoare:

R_B=\frac{V_{CE}-V_{BE}}{I_B}

După cum știm,

curentul total de colector în cazul conexiunii Emitor Comun este: I_C =I_CE0 -βI_B .
la o creștere a temperaturii, curentul rezidual I_CE0 crește → crește și I_C ; potențialul colectorului scade, scăzând astfel și V_BE → scade și I_B → scade și βI_B.

Astfel curentul total de colector, I_C , nu depinde așa mult de variațiile de temperatură deoarece I_CE0 crește dar scade βI_B .

Dezavantajul acestei metode de polarizare este : R_B conectată între bază și colector crează un cuplaj direct între ieșire și intrare ducând astfel la diminuarea amplificării.

Modelul cel mai răspândit de polarizare

stabilitatea termică nu depinde aici de natura sarcinii R_S .
potențialul bazei este fixat de divizorul rezistiv R_B – R_P. Pentru ca să nu fie influențat de variațiile lui I_B , I_P se alege mult mai mare, aproximativ de 5÷10 ori I_B .
pentru a calcula divizorul, se pleacă de la valoarea statică ( dorită ) a lui I_B și se alege : $n=\frac{I_P}{I_B}=5÷10$
ținând cont de V_RE , baza trebuie să se afle la potențialul $V_{BE}+R_E*I_E$ , față de masă.
la bornele lui R_P , care este străbătut de curentul $I_P=n*I_B\,,\, V_{R_P}=R_E*I_E+V_{BE}\, \Longrightarrow\, R_P=\frac{V_{BE}+R_E*I_E}{I_P}=\frac{V_{BE}+R_E*I_E}{n*I_B}$
rezistorul R_B , străbătut de curentul I_B +I_P =(n+1)I_B trebuie să preia restul de tensiune V_CC – (V_BE +R_E I_E )→ rezultând valoarea lui R_B ca fiind : $R_B=\frac{V_{CC}-V_{BE}-R_E*I_E}{(n+1)*I_B}$ .
valoarea lui R_E este, în general, cunoscută ( se alege în funcțe de montaj, de stabilitatea termică dorită, de exigențele în privința amplificării ). I_E poate fi aproximat prin I_C dacă β este suficient de mare ( β > 50 ).

Exemplu

Avem schema și cunoaștem următoarele date:

β=100;

R_E =1KΩ;

V_BE =0,6V;

I_C =1mA;

V_CC =9V;

n=7→I_P =7*I_B ;

Folosindu-ne de teoria de mai sus, vom avea:

\begin{align*} V_{RE}=R_E*I_E⋍R_E*I_C=1kΩ*1mA=1V\\\\ R_E*I_E+V_{BE}=1V+0,6V=1,6V\\\\ R_P=\frac{R_E*I_E+V_{BE}}{N*I_B}=\frac{1,6V}{70uA}=22kΩ\\\\ V_{RB}=V_{CC}-(V_{BE}+R_E*I_E)=9V-0,6V-1V=7,4V\\\\ R_B=\frac{V_{CC}-V_{BE}-R_E*I_E}{(n+1)I_B}=\frac{7,4V}{(7+1)10uA}=\frac{7,4V}{80uA}=92kΩ\\\\ \end{align*}

stabilizarea termică se bazează pe V_RE , adică stabilitatea este mai bună cu cât R_E este mai mare.
R_E este străbătut de I_E = I_C + I_B =(β+1)I_B +I_CE0 .
la creșterea temperaturii I_CE0 crește → I_E crește → R_E I_E crește → scade V_BE → I_B scade → (β+1)I_B scade.

Reamintim că polarizarea se calculează pentru regimul static sau continuu de funcționare. Când pe această polarizare statică, bazei i se aplică un semnal variabil ( alternativ ) curenții I_B , I_C și I_E își vor schimba valorile în timp, acest lucru reflectându-se în variații ale tensiunii la bornele lui R_S și R_E .

Componenta alternativă a tensiunii la bornele lui R_E nu este utilizată în montajul Emitor-Comun. Dimpotrivă ea micșorează amplificarea văzută de sarcina R_S , de aceea se elimină montând un condensator de decuplare C_E în paralel cu R_E .

Indiferent ce se dorește de la un tranzistor, pentru a putea funcționa, el trebuie polarizat cu tensiuni continue adecvate. Această polarizare dă ceea ce se numește regimul continuu de funcționare, în timp ce variația mărimilor respective în jurul valorilor de repaus dă regimul alternativ sau regimul variabil de funcționare.

Cele două regimuri sunt în realitate independente și analizarea lor separată riscă comiterea unor erori cantitative sau chiar a unor greșeli de principiu.

Centrul de greutate al analizei îl constituie planul caracteristicilor de ieșire, unde se urmărește PSF-ul, trasându-se dreapta de sarcină a tranzistorului în condiții date.

Lasă un răspuns Anulează răspunsul

Acest site folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.

RTV Electronis S.r.l.

Bolg -Electronică – Tranzistorul bipolar – partea 3 – Polarizarea tranzistoarelor……