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Introduzione ai Transistor BJT
Il BJT (Bipolar Junction Transistor) è un transistor a giunzione bipolare, utilizzato per amplificare e commutare segnali elettrici. È uno dei componenti fondamentali dell'elettronica e viene impiegato in circuiti di amplificazione, controllo di potenza e commutazione di segnali digitali.
A differenza dei FET (Field Effect Transistor), i BJT sono dispositivi a controllo di corrente, in cui una piccola corrente in ingresso controlla una corrente molto più grande in uscita.
Struttura e Terminali del BJT
Il BJT è un dispositivo a tre terminali:
✅ Base (B) → Controlla il flusso di corrente tra gli altri due terminali.
✅ Collettore (C) → Terminale da cui esce la corrente amplificata.
✅ Emettitore (E) → Terminale da cui la corrente entra nel transistor.Il transistor BJT è costituito da due giunzioni PN e può essere realizzato in due configurazioni:
🔹 Transistor NPN → Il più comune, la corrente fluisce dall’emettitore al collettore quando la base è polarizzata positivamente.
🔹 Transistor PNP → La corrente fluisce nel senso opposto, attivato con una tensione negativa sulla base.Principio di Funzionamento
Il BJT opera in tre regioni principali:
✔ Regione di interdizione → Il transistor è spento, nessuna corrente fluisce tra collettore ed emettitore.
✔ Regione Attiva → Il transistor è acceso e amplifica la corrente di base.
✔ Regione di Saturazione → Il transistor è completamente conducente, usato per applicazioni di commutazione (ON/OFF).📌 Rapporto di amplificazione
L’amplificazione del BJT è definita dal guadagno di corrente ():Dove:
- è la corrente di collettore.
- è la corrente di base.
Un piccolo incremento di corrente sulla base provoca un grande incremento sulla corrente di collettore, rendendo il BJT un eccellente amplificatore.
Tipologie di Configurazione del BJT
📌 Configurazione a Emittitore Comune
- Usata per amplificatori di segnale.
- Fornisce alto guadagno in tensione e corrente.
📌 Configurazione a Collettore Comune (Follower di Emettitore)
- Impedenza di ingresso alta, impedenza di uscita bassa.
- Utilizzata come buffer per l'adattamento di impedenza.
📌 Configurazione a Base Comune
- Alta velocità di risposta, utilizzata in circuiti di radiofrequenza (RF).
Vantaggi del BJT
✅ Elevata capacità di amplificazione → Ideale per amplificatori audio e RF.
✅ Velocità di commutazione elevata → Utilizzato nei circuiti digitali.
✅ Facile controllo della corrente → Ampia applicazione nei circuiti di potenza.❌ Maggiore consumo rispetto ai MOSFET → Poiché è un dispositivo a controllo di corrente.
❌ Sensibile alla temperatura → Necessita di protezioni per evitare il surriscaldamento.Applicazioni dei Transistor BJT
🔊 Amplificatori audio → Utilizzati in circuiti Hi-Fi, mixer e radiotrasmettitori.
🔌 Regolatori di tensione → Impiegati nei circuiti di stabilizzazione della tensione.
⚡ Commutazione di potenza → Presenti in relè a stato solido e alimentatori.
📡 Telecomunicazioni e RF → Utilizzati nei circuiti di trasmissione e ricezione radio.Conclusione
Il transistor BJT è un componente fondamentale dell’elettronica, utilizzato sia per amplificare segnali che per controllare carichi di potenza. Sebbene oggi i MOSFET abbiano sostituito i BJT in molte applicazioni, i bipolari restano ancora largamente impiegati grazie alla loro affidabilità e versatilità nei circuiti analogici e digitali.
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Curve caratteristiche del BJT
Le curve di ingresso del BJT NPN mostrano la relazione tra corrente di base () e tensione base-emettitore () per diversi valori di corrente di collettore ().
📌 Osservazioni:
✔ La relazione tra e segue un andamento esponenziale, tipico della giunzione PN.
✔ Per valori di , la corrente è trascurabile; oltre questa soglia, aumenta rapidamente.
✔ Curve differenti corrispondono a diversi valori di , mostrando che un aumento della corrente di collettore sposta la curva verso correnti di base maggiori.
Le curve caratteristiche di uscita del BJT NPN mostrano la relazione tra corrente di collettore () e tensione collettore-emettitore () per diverse correnti di base ().
📌 Osservazioni:
✔ Per un dato valore di , la corrente cresce rapidamente con , poi si stabilizza nella regione attiva.
✔ La corrente di collettore è quasi costante per alti valori di , indicando che il transistor opera come amplificatore.
✔ Curve differenti corrispondono a diversi valori di , mostrando l'effetto del guadagno di corrente (). -
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