Napětí na tranzistoru se společným kolektorem: princip fungování a funkce

Sdílený kolektorový tranzistor neboli tranzistor s emitorovým opakovačem je jedním ze tří základních typů tranzistorů, které jsou součástí většiny elektronických zařízení. Je široce používán v různých obvodech zesilovačů a stabilizátorů napětí. Princip jeho fungování je založen na řízení proudu kolektoru pomocí emitorového proudu.

Hlavním rysem tranzistoru se společným kolektorem je, že kolektorový proud je prakticky stejný jako proud emitoru a základní proud je velmi malý. Tento poměr proudů umožňuje vysokou vstupní a výstupní impedanci, což umožňuje velké zesílení signálu. Kromě toho je tranzistor se společným kolektorem charakterizován vysokou stabilitou a nízkou úrovní zkreslení.

Jednou z nejdůležitějších vlastností tranzistoru se společným kolektorem je jeho napětí na kolektoru.

V ideálním případě se rovná napětí na základně, ale v praxi dochází ke ztrátám napětí na vnitřních odporech základny a emitoru a také na komunikačních odporech. Úroveň napětí na kolektoru proto závisí na vlastnostech použitého tranzistoru a vstupního signálu.

V tomto článku se podíváme blíže na princip fungování tranzistoru se společným kolektorem a také na možné způsoby řízení napětí na kolektoru a jeho dopad na vlastnosti zesilovače.

Princip fungování tranzistoru se společným kolektorem

Princip fungování tranzistoru se společným kolektorem je založen na dvou tranzistorech: tranzistoru p-n-p a tranzistoru n-p-n. tranzistor p-n-p tvoří emioter, základnu a kolektor a tranzistor n-p-n - emitor, základnu a kolektor.

Když je na bázi tranzistoru přiváděno kladné napětí, proud začne proudit z emitoru do základny, což způsobí proud protékající bází tranzistoru n-p-n. To zahrnuje tranzistor n-p-n v režimu saturace.

V režimu nasycení je základna tranzistoru p-n-p na zemi. Výsledkem je, že proud prochází z emitoru tranzistoru p-n-p přes základnu a kolektor, vytváří nízkou výstupní impedanci a zajišťuje zisk signálu.

Mezi výhody sdíleného sběrného tranzistoru patří nízká ztráta výkonu, odolnost proti výkyvům a spolehlivost při provozu. Může být také použit k vytvoření vyrovnávacího zesilovače, který může zvýšit výkon výstupního signálu a snížit jeho impedanci.

Role společného kolektoru v obvodu tranzistoru

Hlavní funkcí společného kolektoru je stabilizace výstupního napětí. Při provozu tranzistoru se společným kolektorem je výstupní napětí na kolektoru zachováno přibližně na stejné úrovni, bez ohledu na změny vstupního signálu. To umožňuje použití takového obvodu pro zesílení a stabilizaci signálu.

Kromě toho je společným kolektorem impedanční měnič, který převádí nízkoomovou výstupní impedanci tranzistoru na vyšší výstupní impedanci. To umožňuje připojení zátěže s vyšší impedancí bez zkreslení signálu.

Dalším důležitým prvkem společného kolektoru je jeho vysoký proudový zisk. To umožňuje použít takový obvod k zesílení slabých signálů a zvýšení amplitudy signálů.

Základní proud a proud emitoru v tranzistoru se společným kolektorem

Základní proud (I_B) je proud, který vstupuje na základnu tranzistoru a určuje jeho zesilovací vlastnosti. Vliv proudu základny na proud emitoru je klíčový pro provoz tranzistoru se společným kolektorem. Čím větší je proud základny, tím větší je proud emitoru. Proud základny je určen rozdílem mezi základním napětím a napětím emitoru. Změna proudu základny vede ke změně proudu emitoru, což ovlivňuje provoz tranzistoru.

Proud emitoru (I_E) je proud, který protéká emitorem tranzistoru a představuje celkový proud emitoru kolektoru. Proud emitoru se skládá z proudu základny a proudu kolektoru. Když je tranzistor se společným kolektorem v aktivním režimu, proud emitoru se přibližně rovná součtu proudu základny a proudu kolektoru. Proud emitoru je určen proudem základny, který zase závisí na velikosti a směru aplikovaného signálu k základně.

Základní proud a emitorový proud v tranzistoru se společným kolektorem tedy hrají klíčovou roli v jeho provozu. Změna proudu základny má za následek změnu proudu emitoru, což umožňuje řídit zesílení signálu a provádět různé operace v zařízeních na základě těchto tranzistorů.

Zesílení signálu v tranzistoru se společným kolektorem

Princip fungování tranzistoru se společným kolektorem je, že signál na vstupu řídí proud základny tranzistoru, který zase řídí proud kolektoru. V tomto případě je výstupní signál zesílenou kopií vstupního signálu.

Jednou z vlastností tranzistoru se společným kolektorem je jeho vysoký proudový zisk. To je způsobeno skutečností, že proud kolektoru protéká nákladem, nikoli tranzistorem. Zesílení signálu je tedy dosaženo zvýšením proudu základny tranzistoru.

Kromě toho se sdílený kolektorový tranzistor vyznačuje vysokým vstupním odporem a nízkým výstupním odporem. To mu umožňuje být účinným prvkem pro připojení zátěže ke zdroji signálu, protože zabraňuje zpětnému dopadu zátěže na zdroj.

Použití tranzistoru se společným kolektorem v zesilovacích obvodech umožňuje dosáhnout vysoké úrovně zesílení signálu s minimálním dopadem na jeho tvar a ztráty energie. Díky tomu je jedním z nejuniverzálnějších a nejoblíbenějších prvků pro zesílení signálu v různých elektronických zařízeních.

Emitační proud a výstupní napětí tranzistoru se společným kolektorem

Jednou z důležitých charakteristik tranzistoru se společným kolektorem je emitorový proud (Ie). Tento proud je definován proudem protékajícím emitorovým přechodem tranzistoru. Emitorový proud může být řízený nebo pevný v závislosti na připojených obvodech a prvcích v obvodu.

Výstupní napětí (Vout) sdíleného kolektorového tranzistoru závisí na napětí na emitorovém přechodu a kolektorovém odporu tranzistoru. Vysoká hodnota kolektorového odporu umožňuje zvýšit výstupní napětí, díky čemuž je tento typ tranzistoru užitečný pro zesílení signálů a práci s vysokým napětím.

Emitární proud a výstupní napětí tranzistoru se společným kolektorem jsou vzájemně propojeny a závisí na řadě faktorů, jako je velikost základního proudu a charakteristika samotného tranzistoru. Mohou být také nastavitelné pomocí vnějších prvků, jako jsou odpory a kondenzátory připojené k příslušným pinům tranzistoru.

Studium emitorového proudu a výstupního napětí tranzistoru se společným kolektorem umožňuje pochopit, jak lze tento typ tranzistoru použít v rádiové komunikaci, zesilovačích a dalších elektronických zařízeních pro zesílení signálů a práci s vysokým napětím.