Il BJT può lavorare in tre zone di funzionamento principali (regions of operation), dette rispettivamente:
- zona di interdizione (cutoff region)
- zona attiva (o lineare o di amplificazione, forward active region)
- zona di saturazione (saturation region)
Nel seguito esamineremo dettagliatamente il comportamento del BJT nelle tre zone e i metodi di calcolo da usare per determinare in quale zona sta funzionando il BJT.
Per adesso ci limitiamo ad affermare che:
- in zona di interdizione il BJT non conduce corrente: le correnti di base, collettore ed emettitore (Ib, Ic e Ie) sono tutte nulle (o comunque molto piccole);
- in zona attiva il BJT si comporta come un amplificatore di corrente: la corrente di collettore Ic è legata alla corrente di base Ib e aumenta al crescere di quest'ultima;
- in zona di saturazione il BJT si comporta come un conduttore quasi ideale (un filo) collegato fra collettore ed emettitore: in queste condizioni la tensione Vce è molto bassa (idealmente zero) e non vale più la relazione di proporzionalità fra Ib e Ic.
Consideriamo un BJT npn. Il comportamento fra base ed emettitore è perfettamente assimilabile a quello di un normale diodo. In effetti il BJT è internamente realizzato come un diodo fra base ed emettitore (nel caso del BJT pnp il collegamento del "diodo" è l'opposto):
Se la giunzione BE viene polarizzata inversamente con una tensione Vbe negativa o minore della tensione di soglia (circa 0,6-0,7 V), non c'è passaggio di corrente nel transistor. In queste condizioni si dice che il transistor è in zona di interdizione.
Quando il BJT lavora in zona di interdizione, esso non è percorso da corrente su nessuno dei suoi terminali (base, collettore, emettitore). In pratica è come se fosse "spento" (in stato OFF). Si noti che la zona di interdizione dipende solo dalla tensione Vbe: è questa che comanda l'accensione o lo spegnimento dell'intero transistor.
Si consideri a questo proposito lo schema seguente: la batteria E polarizza inversamente la giunzione base-emettitore. Questo azzera tutte le correnti nel transistor, come evidenziano le misure dei tre amperometri. La tensione Vcc fra collettore ed emettitore, come si può notare, non è in grado di far passare alcuna corrente nel BJT, quando quest'ultimo è in zona di interdizione.
Se invece la giunzione BE viene polarizzata direttamente, con una tensione positiva sulla base, il transistor conduce e passa corrente.
Si consideri il circuito in figura:
Se la tensione della batteria E supera la tensione di soglia del transistor (circa 0,6-0,7 V), la corrente IB può essere facilmente calcolata così:
La resistenza RB serve per limitare la corrente che entra in base e a proteggere pertanto il BJT dal rischio di danneggiamento. La corrente di emettitore IE è uguale a IB (per la legge di Kirchhoff alle correnti), mentre la corrente di collettore IC è zero, essendo il collettore scollegato:
IE = IB
IC = 0 A
Per esempio se E = 5 V e RB = 20 kOhm, abbiamo:
In questa situazione il BJT potrebbe trovarsi in zona attiva oppure in zona di saturazione, come vedremo meglio nei prossimi paragrafi. In altre parole: lo studio della giunzione BE non è sufficiente per determinare se il BJT è in zona attiva oppure in zona di saturazione. A tale scopo bisogna andare a studiare anche quello che accade fra collettore ed emettitore.
La figura seguente mostra lo stesso circuito realizzato con un BJT pnp: si notino le direzioni opposte delle tensioni e delle correnti:
Sito realizzato in base al template offerto da
http://www.graphixmania.it
