Cos'è la saturazione del transistor

Nel post precedente abbiamo imparato Biasing BJT , in questo articolo impareremo cos'è la saturazione del transistor o BJT e come determinarne rapidamente il valore attraverso formule e valutazioni pratiche.

Cos'è la saturazione del transistor

Il termine saturazione si riferisce a qualsiasi sistema in cui i livelli di specifica hanno raggiunto il valore massimo.

Si può dire che un transistor sta funzionando all'interno della sua area di saturazione, quando il parametro corrente raggiunge il valore massimo specificato.

Possiamo prendere l'esempio di una spugna completamente bagnata, che può trovarsi nel suo stato saturo quando non c'è spazio per contenere ulteriore liquido.

La regolazione della configurazione può comportare una rapida modifica del livello di saturazione del transistor.

Detto questo, il livello di saturazione massimo sarà sempre pari alla corrente massima di collettore del dispositivo come indicato nella scheda tecnica del dispositivo.

Nelle configurazioni a transistor è normalmente garantito che il dispositivo non raggiunga il suo punto di saturazione, poiché in questa situazione il collettore di base cessa di essere in modalità polarizzata inversa, provocando distorsioni nei segnali di uscita.

Possiamo vedere un punto operativo all'interno della regione di saturazione nella figura 4.8a. Si osservi che è quella regione specifica in cui il giunto delle curve caratteristiche con la tensione collettore-emettitore è inferiore a VCEsat o allo stesso livello. Inoltre, la corrente del collettore è relativamente alta sulle curve caratteristiche.

Come calcolare il livello di saturazione del transistor

Confrontando e calcolando la media delle curve caratteristiche delle Fig. 4.8a e 4.8b, siamo in grado di ottenere un metodo rapido per determinare il livello di saturazione.

Nella Fig 4.8b vediamo che il livello di corrente è relativamente più alto mentre il livello di tensione è a 0V. Se applichiamo la legge di Ohm qui, siamo in grado di calcolare la resistenza tra il collettore e i pin emettitore del BJT nel modo seguente:

Un'implementazione pratica del progetto per la formula precedente può essere vista nella figura 4.9 di seguito:

Ciò implica che ogni volta che è necessario valutare rapidamente la corrente di collettore di saturazione approssimativa per un dato BJT in un circuito, si può semplicemente assumere un valore di cortocircuito equivalente attraverso l'emettitore del collettore del dispositivo e quindi applicarlo nella formula per ottenere l'approssimativo corrente di saturazione del collettore. In parole povere, assegna VCE = 0V e quindi puoi calcolare facilmente VCEsat.

Nei circuiti con configurazione a polarizzazione fissa, come indicato in Fig 4.10 potrebbe essere applicato un cortocircuito, che potrebbe comportare una tensione ai capi di RC uguale alla tensione Vcc.

La corrente di saturazione che si sviluppa nella condizione di cui sopra potrebbe essere interpretata con la seguente espressione:

Risolvere un esempio pratico per trovare la corrente di saturazione di un BJT:

Se confrontiamo il risultato di cui sopra con il risultato che abbiamo acquisito alla fine di questo post , troviamo che il risultato I CQ = 2,35 mA è di gran lunga inferiore a 5,45 mA sopra, il che suggerisce che normalmente i BJT non vengono mai azionati nel livello di saturazione nei circuiti, piuttosto a valori molto più bassi.