Polarizzazione transistor NPN (punto Q)
Calcolo polarizzazione NPN: punto Q, Ic, Vce, IB con partitore R1/R2. Verifica zona attiva, saturazione e interdizione. Preset BC547, 2N2222, BC337.
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Formula e metodo
Esempio: amplificatore audio con BC547Vcc=12V, R1=47kΩ, R2=10kΩ, Rc=1kΩ, Re=470Ω, β=100: Vb=12×10/57=2.1V, Ve=1.4V, Ic=1.4V/470Ω=2.98 mA, Vce=12−2.98mA×1.47kΩ=7.6V → zona attiva, buon punto Q a metà retta di carico.
Transistor bipolare NPN
Il transistor bipolare NPN è un amplificatore di corrente a tre terminali: base, collettore, emettitore. Una piccola corrente di base controlla una corrente di collettore molto maggiore: Ic = β × Ib, dove β (guadagno) vale tipicamente 50-300. Per funzionare correttamente, il transistor deve essere polarizzato con tensioni e correnti nel punto di lavoro desiderato.
Punto di lavoro
La polarizzazione stabilisce il punto di riposo Q (Ic, Vce) in assenza di segnale. Per amplificazione lineare, Q deve trovarsi nella zona attiva, con Vce sufficientemente distante sia dalla saturazione (Vce < 0,3V) che dall'interdizione (Ic ≈ 0). Un buon punto di partenza è Vce = Vcc/2 per massima escursione del segnale.
Circuiti di polarizzazione
Il circuito più semplice usa un resistore di base: Rb = (Vcc - 0,7V) / Ib. È sensibile alle variazioni di β e temperatura. Il partitore di tensione sulla base con resistore di emettitore (polarizzazione automatica) è molto più stabile: la tensione di emettitore fissa Ie, quindi Ic ≈ Ie indipendentemente da β.
Calcolo pratico
Con polarizzazione a partitore: scegliere Vbe = 0,7V, Ve = 10% di Vcc, Ie = Ic desiderato, Re = Ve/Ie. Corrente nel partitore = 10×Ib per stabilità. R1 e R2 si calcolano per ottenere Vb = Ve + 0,7V. Il calcolatore determina i resistori per il punto di lavoro specificato, con verifica della stabilità termica.
Domande frequenti
Base più positiva dell'emettitore (Vbe ≈ 0,6-0,7V per Si), collettore più positivo della base. La corrente di base Ib controlla la corrente di collettore: Ic = β × Ib (β = 50-300 tipico).
NPN: la corrente entra nel collettore, esce dall'emettitore. PNP: la corrente entra nell'emettitore, esce dal collettore. Le tensioni sono invertite. NPN è più comune (mobilità elettroni > lacune).
Rb = (Vin - Vbe) / Ib. Ib = Ic / β. Per pilotare un LED (Ic=20mA) con β=100 da 5V: Ib = 0,2mA, Rb = (5-0,7)/0,0002 = 21,5kΩ. Usa 22kΩ o meno per sicurezza.
Quando Ic raggiunge il massimo permesso dal circuito esterno (Ic = (Vcc-Vce_sat)/Rc). Il transistor è un interruttore chiuso. Vce_sat ≈ 0,1-0,3V. Per saturare: Ib > Ic / β_min.
Lo fai commutare tra interdizione (Vbe < 0,5V, Ic ≈ 0, interruttore aperto) e saturazione (Ib elevata, Vce ≈ 0,2V, interruttore chiuso). È il funzionamento tipico nei circuiti digitali e di potenza.