RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI USCITA DI UN BJT BC107 - SCHEMA DI PRINCIPIO

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RILIEVO DELLA CARATTERISTICA DI USCITA DI UN BJT BC107

SCHEMA DI PRINCIPIO

ELENCO COMPONENTI

Alimentatore variabile (N° 2), multimetro (voltmetro - V_CE), multimetro (amperometro - I_B, I_C ), 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 (I_B e V_BE), l'altra di uscita (I_C e V_CE).

Come sappiamo, la corrente di collettore I_C (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 V_BE. Si può così tracciare un primo grafico della caratteristica di uscita I_C - V_CB, dove, assumendo diversi valori per I_E, troveremo i corrispondenti di I_C. Otterremo, in questo caso, un grafico lineare, per meglio dire, ideale (fig. 1).

fig. 1

Sappiamo però che la tensione collettore - emettitore V_CE è data dalla somma di V_CB + V_BE, dove, mantenendo fissa V_BE, al variare di V_CB, V_CE cambia: di conseguenza varia anche la corrente I_C. Poniamo così nel grafico la caratteristica che lega I_C e V_CE. All'aumentare della tensione V_CE,la corrente I_C 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 V_CE 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 I_B e, variando la tensione collettore - emettitore V_CE, abbiamo prelevato, per ciascuno di essi, il corrispondente valore della corrente I_C. Il risultato, come mostra il grafico finale, consiste in due curve distinte, una con corrente I_B = 15 μA, l'altra I_B = 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 J_E è polarizzata direttamente e quella J_C inversamente); la zona di saturazione (entrambe le giunzioni sono polarizzate direttamente) e la zona di interdizione (dove le giunzioni sono polarizzate inversamente, le corrente I_B ed I_C 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 V_CE, nominata V_A (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 I_C al variare di V_CE è minima (caratteristica quasi ideale).

CURVA CARATTERISTICA