12.8 : Cambio di BJT

Il comportamento di commutazione nei transistor a giunzione bipolare (BJT), è un aspetto fondamentale utilizzato in vari circuiti elettronici, in particolare per applicazioni logiche digitali come interruttori e amplificatori. In un tipico circuito di commutazione, un BJT alterna le modalità di interruzione e di saturazione, corrispondenti rispettivamente agli stati "off" e "on", comportandosi quindi come un interruttore ideale.

Modalità di interruzione (stato "Off"): in questo stato, sia le giunzioni emettitore-base che quelle collettore-base sono polarizzate inversamente. Il transistor impedisce il flusso di corrente attraverso i suoi terminali, rendendo effettivamente il dispositivo "spento". Questa modalità viene utilizzata quando non è richiesta la trasmissione del segnale, mantenendo uno stato di basso consumo nel circuito.

Modalità di saturazione (stato "On"): contrariamente alla modalità di interruzione, nello stato di saturazione, entrambe le giunzioni sono polarizzate in avanti. Questa configurazione consente il massimo flusso di corrente dal collettore all'emettitore. Il BJT in questa modalità si comporta come un interruttore chiuso, consentendo la trasmissione completa del segnale attraverso il circuito.

Dinamiche di commutazione: la transizione tra gli stati "off" e "on" viene attivata da un improvviso cambiamento nella tensione della base dell'emettitore, generalmente avviato da un impulso di corrente di ingresso positivo. Il comportamento della corrente del collettore durante queste transizioni, è cruciale per una commutazione efficace. Dipende dalla variazione della carica totale in eccesso del portatore minoritario, immagazzinato nella regione di base del transistor.

Durante la fase di accensione, se la carica base supera una certa soglia (indicata come QS), il BJT entra in modalità saturazione. Al contrario, durante la fase di spegnimento, la corrente del collettore rimane quasi costante finché la carica immagazzinata non si riduce nuovamente a QS, facendo sì che il transistor ritorni alla modalità attiva prima di diminuire infine verso zero quando si avvicina alla modalità di interruzione.

Comprendere queste transizioni e le dinamiche di carica associate, è essenziale per progettare BJT efficienti in grado di passare rapidamente da uno stato all'altro, con una perdita minima di prestazioni e potenza.