12.8 : מיתוג BJTs

התנהגות מיתוג טרנזיסטורים ביפולרים (BJT) היא היבט בסיסי המשמש במעגלים אלקטרוניים שונים, במיוחד עבור יישומי לוגיקה דיגיטלית כמו מתגים ומגברים. במעגל מיתוג טיפוסי, BJT מחליף בין מצבי קטעון ורוויה, התואמים למצבי ה"כבוי" ו"פועל" בהתאמה, ובכך מתנהג כמו מתג אידיאלי.

מצב קטעון ("מצב כבוי"): במצב זה, גם הצמתים של בסיס פולט וגם צומת בסיס קולט מוטים לאחור. הטרנזיסטור מונע זרימת זרם על פני המסופים שלו, ולמעשה הופך את המכשיר ל"כבוי". מצב זה מנוצל כאשר אין צורך בשידור אות, שמירה על מצב הספק נמוך במעגל.

מצב רוויה ("מצב מופעל"): בניגוד למצב הניתוק, במצב הרוויה, שני הצמתים מוטים קדימה. הגדרה זו מאפשרת זרימת זרם מקסימלית מהקולט לפולט. ה-BJT במצב זה מתנהג כמו מתג סגור, המאפשר שידור אות מלא דרך המעגל.

דינמיקת מיתוג: מעבר בין המצבים "כבוי" או "מופעל" מופעל על ידי שינוי פתאומי במתח בסיס הפולט, המופעל בדרך כלל על ידי דופק זרם כניסה חיובי. ההתנהגות של זרם הקולט במהלך מעברים אלה היא חיונית למיתוג יעיל. זה תלוי בווריאציה של סך מטען נושא המיעוט העודף המאוחסן באזור הבסיס של הטרנזיסטור.

במהלך שלב ההדלקה, אם טעינת הבסיס עולה על סף מסוים (מסומן כ-Q_S), ה-BJT נכנס למצב רוויה. לעומת זאת, במהלך שלב הכיבוי, זרם הקולט נשאר כמעט קבוע עד שהמטען המאוחסן מצטמצם בחזרה ל-Q_S, מה שגורם לטרנזיסטור לחזור למצב פעיל לפני שבסופו של דבר הוא יורד לאפס כאשר מתקרב למצב הניתוק.

הבנת המעברים הללו ודינמיקת המטען הקשורה חיונית לתכנון BJTs יעילים שיכולים לעבור במהירות בין מצבים עם אובדן מינימלי של ביצועים והספק.