Biais BJT :tout ce que vous devez savoir

Les circuits électroniques dotés de capacités d'amplification peuvent fonctionner plus efficacement si le BJT subit une polarisation. Généralement, ce processus consiste à appliquer une tension externe à ses bornes qui commutent l'appareil dans l'état souhaité. De nombreuses conceptions de circuits comportent généralement des résistances pour distribuer des niveaux de courant et de tension d'entrée corrects. Différentes techniques de polarisation BJT fournissent des caractéristiques spécifiques, tandis que d'autres empêchent l'emballement thermique. En effet, cela les rend très utiles pour les applications d'amplification.

Cet article vous guidera à travers les bases de la polarisation BJT et les implémentations de circuits. Alors jetons un coup d'œil !

Qu'est-ce que le biais BJT ?

Cette image montre un transistor à jonction bipolaire.

Source :Wikimedia Commons

De manière générale, la polarisation des transistors consiste à appliquer une quantité spécifique de tension aux bornes de base et d'émetteur d'un BJT, améliorant ainsi son efficacité et ses performances. Dans ce cas, le procédé permet à un transistor d'amplifier un signal d'entrée CA dans un circuit à transistor. Ainsi, la polarisation du BJT placera la jonction émetteur-base dans un état de polarisation directe. Pendant ce temps, l'intersection base-collecteur se configurera dans un état de polarisation inverse. Ainsi, il fonctionnera dans la région active.

La polarisation BJT s'appuiera sur des résistances pour distribuer le niveau de tension correct.

Source :Wikimedia Commons

De plus, la résistance du collecteur doit avoir une valeur nominale permettant à la tension collecteur-émetteur de dépasser 0,5 V pour les transistors au germanium et 1 V pour les transistors au silicium.

Bêta BJT

Image montrant le processus de circulation du courant dans un transistor à jonction bipolaire.

Source :Wikimedia Commons

Le bêta (β) fait référence à la sensibilité globale de l'appareil entre le courant de base et son niveau d'amplification du collecteur. Il peut également identifier le gain de l'appareil. Par exemple, le courant de base d'un transistor s'amplifiera de 100 si la valeur β correspond à cette valeur. Bien entendu, ce facteur est généré lorsque le transistor à jonction bipolaire fonctionne dans l'état actif direct.

Circuits de polarisation BJT

Nous avons inclus quelques exemples de circuits de polarisation BJT, utiles à des fins d'amplification.

Biais fixe

Schéma du circuit à polarisation fixe.

Comme vous pouvez le voir sur le schéma de circuit, une résistance de base (R_B ) se connecte au V_CC et borne de base. Dans ce cas, une chute de tension sur R_B amène la jonction base-émetteur à se mettre dans un état de polarisation directe. La formule suivante détermine la valeur de IB.

Les deux V_CC et V_BE ont une valeur fixe dans le circuit de type à polarisation fixe. Pendant ce temps, R_B reste constant. En conséquence, I_B aura également une valeur continue, conduisant à un point de fonctionnement limité. Ainsi, ce type de polarisation offre une mauvaise stabilité thermique en raison de son facteur de stabilité β+1.

Cela se produit en raison de l'imprévisibilité du paramètre β du transistor. Il peut également être très différent, en particulier avec un modèle et un type de transistor similaires. Le I_C changera également lorsque le β varie. Par conséquent, ce type de polarisation dépendant de β pourrait subir des changements de point de fonctionnement en raison de l'attribut du transistor et des modifications de température.

Dans l'ensemble, le circuit de polarisation à base fixe repose sur des composants minimaux avec une conception simpliste. En ajustant la valeur RB dans le cours, les utilisateurs peuvent modifier le point de fonctionnement de la région active. De plus, la source n'a pas de charge puisque la jonction base-émetteur ne comporte pas de résistances. En conséquence, ce circuit a des applications de commutation.

Les équations suivantes font référence à la tension et au courant de ce circuit :

Biais collecteur-base

Le schéma de circuit représente une conception de polarisation collecteur-base.

Dans ce réglage de polarisation collecteur-base, deux résistances alimentent la région active du transistor avec une polarisation continue malgré la valeur de β. Étant donné que la polarisation CC provient de la tension du collecteur (V_C ), il assure une excellente stabilité.

Plutôt que le rail de tension d'alimentation (V_CC ), la résistance de polarisation de base (R_B ) se connecte au collecteur du transistor (C). Une augmentation du courant du collecteur entraînera une diminution de la tension du collecteur. En effet, le variateur de base diminue, diminuant le courant de collecteur. Cela garantit que le point Q du transistor reste fixe. Ainsi, la technique de polarisation par rétroaction du collecteur génère une rétroaction négative entourant le transistor. Cela se produit parce que RB tire une entrée directe de la sortie, la distribuant au terminal d'entrée.

Une chute de tension aux bornes de la résistance de charge (R_L ) produit la tension de polarisation. Ainsi, l'augmentation du courant de charge entraînera une chute de tension importante aux bornes de la résistance de charge. Pendant ce temps, cela conduit à une diminution de la tension du collecteur. Ensuite, le courant de base (I_B ) chutera, rétablissant I_C à sa valeur d'origine.

La chute du courant du collecteur produit une réaction inverse. Dans ce cas, cette approche de biais fait référence à l'auto-biais. Dans l'ensemble, cette conception offre d'excellentes applications pour de nombreux projets d'amplificateurs.

Vous pouvez trouver l'équation du circuit pour la polarisation collecteur-base ci-dessous :

Biais fixe avec résistance d'émetteur

Biais fixe avec schéma de circuit de résistance d'émetteur.

Le schéma de circuit montre un réseau de polarisation fixe connecté à l'émetteur du transistor avec une résistance externe (R_E ). Le courant de l'émetteur augmente si V_BE reste constant lorsque la température augmente. Mais, un courant d'émetteur accru (I_E ) provoque une augmentation de la tension de l'émetteur (V_E =I_E R_E ), conduisant à une réduction de tension aux bornes de la résistance de base (R_B ).

L'équation ci-dessous détermine la tension aux bornes de la résistance de base.

En attendant, vous pouvez déterminer le courant de base via la formule ci-dessous :

Cela diminue le courant de base, ce qui entraîne une réduction du courant de collecteur puisque IC correspond à IB. La formule IC =α IE (α vaut 1) définit le courant collecteur et émetteur. En conséquence, cela contrecarre l'augmentation de la température du courant de l'émetteur, assurant un point de fonctionnement stable. Le remplacement du transistor par un autre type peut modifier le I_C évaluer. L'utilisation de la même technique que ci-dessus annulera tout changement, en gardant un point de fonctionnement persistant. Par conséquent, ce réseau de polarisation fournit un support amélioré par rapport au réseau de polarisation à base fixe.

Dans l'ensemble, le circuit utilise cette équation :

Position du diviseur de tension ou diviseur de potentiel

Schéma du circuit du diviseur de tension.

Comme vous pouvez le voir, deux résistances externes, R₁ et R₂ , intégrer dans ce circuit pour créer un diviseur de tension. Cette configuration permet de générer une tension sur R₂ pour régler la jonction d'émetteur du transistor sur un état de polarisation directe. Globalement, le courant traversant R₂ sera dix fois supérieur au courant de base nécessaire.

Généralement, ce type de polarisation signifie que les variations se produisant dans V_BE et β n'affectera pas I_C, qui, à son tour, offre une stabilité thermique maximale. Une augmentation de la température entraînera une augmentation de IC et IE. Il en résulte une tension d'émetteur plus élevée, entraînant une tension base-émetteur plus faible. Ensuite, cela conduit à une diminution du courant de base (I_B ), inversant I_C à son état initial.

Indépendamment de la diminution du gain de l'amplificateur, ce circuit de polarisation a des applications populaires en raison de la stabilité maximisée.

Le circuit repose sur la formule ci-dessous :

Biais de l'émetteur

Schéma de circuit montrant une conception de polarisation d'émetteur.

Le circuit, comme indiqué ci-dessus, repose sur deux sources d'alimentation appelées V_CC et V_EE opérer. Ceux-ci présentent des polarités identiques mais opposées. V_EE définit la jonction base-émetteur dans un état de polarisation directe. Pendant ce temps, V_CC forme l'intersection collecteur-base à un état de polarisation inverse.

De plus, I_C peut compter sur R_E>> R_B /β et V_EE>> V_BE plutôt que V_BE et β. Cela fournit un point de fonctionnement équilibré.

Résumé

Comme vous pouvez le voir, la polarisation BJT garantit que le transistor fonctionnera correctement dans un circuit, fournissant une amplification du signal AC. Il y parvient en sélectionnant des résistances qui affectent le point de fonctionnement du transistor. De plus, la jonction de collecteur passe à un état de polarisation inverse tandis que la base de l'émetteur passe à un état de polarisation directe. Bien sûr, la conception du circuit dépendra entièrement de l'application prévue et de ce que vous souhaitez réaliser.

Avez-vous des questions concernant la polarisation BJT ? N'hésitez pas à nous contacter!