Uscita di un BJT BC107

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Testo

RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI USCITA DI UN BJT BC107
SCHEMA DI PRINCIPIO
ELENCO COMPONENTI
Alimentatore variabile (N° 2), multimetro (voltmetro - VCE), multimetro (amperometro – IB, IC ), BJT (BC107 – npn), resistenza (100 KΩ), piano di lavoro, cavi di collegamento.
RELAZIONE TECNICA
Scopo di questa esperienza è il rilievo della caratteristica di uscita di un BJT BC107, tramite i valori ricavati dalle misurazioni effettuate sul circuito in esame. Si tratta di un circuito con BJT ad emettitore comune, e si possono individuare due maglie interne: una di ingresso (IB e VBE), l’altra di uscita (IC e VCE).
Come sappiamo, la corrente di collettore IC (costituita dagli elettroni che dall’emettitore sono stati iniettati nella base, dove però non si sono ricombinati, passando così nel collettore) ha una variazione secondo quanto segue:
Analizziamo ora la descrizione della caratteristica di uscita di un BJT teoricamente. Come sappiamo, la corrente di collettore dipende direttamente da quelle di emettitore (), pertanto essa dipende indirettamente dalla tensione base-emettitore VBE. Si può così tracciare un primo grafico della caratteristica di uscita IC - VCB, dove, assumendo diversi valori per IE, troveremo i corrispondenti di IC. Otterremo, in questo caso, un grafico lineare, per meglio dire, ideale (fig. 1).
fig. 1
Sappiamo però che la tensione collettore - emettitore VCE è data dalla somma di VCB + VBE, dove, mantenendo fissa VBE, al variare di VCB, VCE cambia: di conseguenza varia anche la corrente IC. Poniamo così nel grafico la caratteristica che lega IC e VCE. All’aumentare della tensione VCE,la corrente IC aumenta in maniera quasi lineare in un primo momento, per poi assumere un valore pressocchè stabile, che però continua ad essere soggetto a leggeri aumenti. È questo il cosiddetto effetto di Early: al crescere della tensione VCE aumenta la polarizzazione inversa della giunzione base - collettore, che ha come conseguenza un aumento della zona di svuotamento, la quale si estende maggiormente nella zona di base. Di conseguenza la zona effettiva di base diminuisce e pertanto diminuisce il numero di elettroni che si ricombinano con le lacune, portando così ad un aumento della corrente.
Sulla base di tale teoria, abbiamo fissato due valori per la corrente IB e, variando la tensione collettore - emettitore VCE, abbiamo prelevato, per ciascuno di essi, il corrispondente valore della corrente IC. Il risultato, come mostra il grafico finale, consiste in due curve distinte, una con corrente IB = 15 μA, l’altra IB = 20 μA.
È così possibile osservare direttamente la caratteristica di uscita del BJT. In essa si individuano tre zone di funzionamento: la zona attiva (dove la giunzione JE è polarizzata direttamente e quella JC inversamente); la zona di saturazione (entrambe le giunzioni sono polarizzate direttamente) e la zona di interdizione (dove le giunzioni sono polarizzate inversamente, le corrente IB ed IC sono deboli ed il BJT non conduce). Nella zona attiva, il grafico mostra una certa pendenza, e, se si prolungassero le rette per tensioni negative, si otterrebbe un’intersezione con l’asse VCE, nominata VA (tensione di Early). È questo un parametro proprio di ogni BJT: più è grande il suo valore e più il dispositivo è buono, in quanto ciò significa che la variazione di IC al variare di VCE è minima (caratteristica quasi ideale).
CURVA CARATTERISTICA

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