Els avantatges dels transistors triodes en circuits d'amplificació

Principi de funcionament bàsic
Els transistors, també coneguts com a transistors, es divideixen principalment en dos tipus: NPN i PNP. Consten de tres regions: emissor (E), base (B) i col·lector (C). Aplicant diferents voltatges entre aquestes tres regions, el transistor pot aconseguir funcions com l'amplificació del senyal, la commutació i l'oscil·lació.

Estructura bàsica
Tipus NPN:compost per dos semiconductors de tipus N i un semiconductor de tipus P, amb corrent que flueix de l'emissor al col·lector.

Tipus PNP:compost per dos semiconductors de tipus P i un semiconductor de tipus N, amb corrent que flueix del col·lector a l'emissor.

Condició de treball
Estat d'amplificació:La unió de l'emissor de la base està polaritzada cap endavant i la unió de la base del col·lector té una polarització inversa. En aquest moment, el transistor funciona a la regió d'amplificació.

Estat de saturació:Tant la unió de l'emissor de la base com la unió de la base del col·lector estan esbiaixades cap endavant i el transistor és totalment conductor.

Estat de tall:Tant la unió de l'emissor de la base com la unió de la base del col·lector tenen polarització inversa i el transistor està completament tallat.

Principals avantatges en els circuits amplificadors
Els transistors tenen múltiples avantatges significatius en els circuits d'amplificació, que han portat a la seva aplicació generalitzada en diversos dispositius electrònics.

Alt guany
El guany (valor) de corrent d'un transistor sol ser elevat, cosa que pot aconseguir una amplificació significativa del senyal. Els valors beta típics dels transistors NPN i PNP estan entre 100 i 300, la qual cosa significa que petits canvis en el corrent d'entrada poden produir una amplificació de corrent important a la sortida.

Alta impedància d'entrada i baixa impedància de sortida
L'alta impedància d'entrada redueix el seu impacte en la càrrega del circuit frontal, mentre que la baixa impedància de sortida és beneficiosa per conduir el circuit posterior. Aquesta característica fa que el transistor sigui molt adequat per a l'amplificació del senyal i els circuits d'adaptació.

Bona linealitat
Quan es treballa a l'àrea d'amplificació, la corba característica de sortida del transistor és propera a la lineal, cosa que ajuda a mantenir la forma d'ona original del senyal i reduir la distorsió. Això és especialment important per al processament del senyal en amplificadors d'àudio d'alta fidelitat i instruments de mesura de precisió.

Resposta en freqüència àmplia
Té un ampli rang de resposta de freqüència i pot amplificar diversos senyals des de DC fins a alta freqüència. Els transistors moderns d'alta freqüència fins i tot poden funcionar a la banda de freqüència de GHz, cosa que els fa molt utilitzats en circuits de comunicacions sense fil i RF.

Bona estabilitat
Característiques de treball estables i bona adaptabilitat als canvis de temperatura i tensió. Mitjançant el disseny de circuits de polarització adequats, es pot millorar encara més l'estabilitat i la fiabilitat dels circuits d'amplificació de transistors.

Exemples d'aplicació de circuits amplificadors
Hi ha diverses formes de circuits d'amplificació de transistors en aplicacions pràctiques, i els següents són alguns exemples d'aplicació habituals:

Circuit amplificador emissor comú
El circuit amplificador d'emissor comú és un dels circuits amplificadors de transistors més comuns. El senyal d'entrada s'introdueix des de la base, el senyal de sortida es treu del col·lector i l'emissor es posa a terra. Aquest circuit té un guany d'alt voltatge i una gran impedància d'entrada, el que el fa adequat per a l'amplificació general del senyal.

Circuit amplificador de base comuna
En un circuit amplificador de base comú, el senyal d'entrada s'introdueix des de l'emissor, el senyal de sortida es treu del col·lector i la base es posa a terra. Aquest circuit té una impedància d'entrada baixa i una impedància de sortida alta, un ampli rang de resposta de freqüència i és adequat per a l'amplificació del senyal d'alta freqüència.

Circuit col·lectiu d'amplificació
El circuit amplificador concentrat també es coneix com a seguidor de l'emissor. El senyal d'entrada s'introdueix des de la base, el senyal de sortida es treu de l'emissor i el col·lector es connecta a la font d'alimentació. Aquest circuit té les característiques d'un guany de tensió d'1, una alta impedància d'entrada i una baixa impedància de sortida, i s'utilitza habitualment per a la memòria intermèdia de senyal i la concordança d'impedància.

Circuit d'amplificació diferencial
El circuit d'amplificació diferencial consta de dos transistors idèntics, que poden amplificar la diferència entre dos senyals d'entrada alhora que suprimeixen el soroll comú. Aquest circuit té una bona relació de rebuig en mode comú i una alta impedància d'entrada, i s'utilitza àmpliament en amplificadors operacionals i circuits de mesura d'alta precisió.

Direcció de desenvolupament futur
Amb l'avenç continu de la tecnologia electrònica, els circuits d'amplificació de transistors també estan innovant i desenvolupant-se constantment. Les futures direccions de recerca i aplicació inclouen principalment els aspectes següents:

Nous materials i nous processos
Amb el desenvolupament de la ciència dels materials semiconductors, l'aplicació de nous materials com els nanotubs de carboni i el grafè millorarà encara més el rendiment dels transistors. El nou procés de fabricació farà que la mida del transistor sigui més petita, més ràpida i amb un menor consum d'energia.

Integració i miniaturització
Els dispositius electrònics moderns tenen requisits cada cop més elevats de mida i consum d'energia. Els circuits d'amplificació de transistors integrats i miniaturitzats s'utilitzaran àmpliament en sistemes encastats, dispositius portàtils i terminals mòbils.

Aplicacions d'alta freqüència i ultra alta freqüència
Amb el desenvolupament de la tecnologia d'ones mil·límetres i 5G, la demanda de transistors d'alta freqüència i ultra alta freqüència continuarà creixent. S'aplicaran circuits d'amplificació de transistors d'alta freqüència en camps com la comunicació sense fil, el radar i la comunicació per satèl·lit.

Baix consum d'energia i alta eficiència
En el context de l'escassetat d'energia creixent, els circuits d'amplificació de transistors de baixa potència i alta eficiència es convertiran en un focus de recerca. Mitjançant l'optimització del disseny del circuit i la selecció de materials, es pot reduir encara més el consum d'energia, es pot millorar l'eficiència i es pot aconseguir una tecnologia electrònica verda.

 

https://www.trrsemicon.com/transistor/small-signal-transistor/bav99-sot-23.html