Nie wszystkie tranzystory są zaprojektowane specjalnie do wzmacniania, ale wiele popularnych typów rzeczywiście może być używanych jako wzmacniacze, w zależności od ich specyfikacji i właściwości. Bipolarne tranzystory złączowe (BJT), takie jak typy NPN i PNP, są powszechnie stosowane jako wzmacniacze w obwodach elektronicznych. Tranzystory polowe (FET), w tym MOSFET i JFET, służą również jako wzmacniacze w różnych zastosowaniach, zwłaszcza w obwodach analogowych i przetwarzaniu sygnałów.
Wybór odpowiedniego tranzystora do wzmocnienia zależy od kilku czynników, w tym wymagań obwodu, wartości znamionowych napięcia i prądu, charakterystyki częstotliwościowej i charakterystyki wzmocnienia. Chociaż nie każdy tranzystor nadaje się do wzmocnienia ze względu na różnice w specyfikacjach, dostępna jest szeroka gama tranzystorów, które są specjalnie zaprojektowane lub mogą być skutecznie wykorzystywane jako wzmacniacze.
Aby zamienić tranzystor we wzmacniacz, zazwyczaj konfiguruje się go w jednej z kilku typowych konfiguracji obwodów wzmacniacza, takich jak wspólny emiter (w przypadku BJT), wspólne źródło (w przypadku tranzystorów FET) lub inne konfiguracje w zależności od pożądanych cech, takich jak wzmocnienie, wejście impedancja i impedancja wyjściowa. Na przykład we wzmacniaczu ze wspólnym emiterem wykorzystującym tranzystor NPN, tranzystor jest spolaryzowany stałym napięciem stałym na zaciskach bazy, emitera i kolektora. Mały sygnał prądu przemiennego przyłożony do podstawy powoduje pojawienie się większego sygnału prądu przemiennego na rezystorze obciążenia kolektora, skutecznie wzmacniając sygnał wejściowy.
Niektóre tranzystory szczególnie nadają się do wzmacniania ze względu na ich nieodłączne właściwości i konstrukcję. W przypadku BJT konfiguracja wspólnego emitera jest szeroko stosowana ze względu na wysokie wzmocnienie napięcia i umiarkowane impedancje wejściowe i wyjściowe. W tej konfiguracji tranzystor wzmacnia sygnał wejściowy, kontrolując większy przepływ prądu przez ścieżkę kolektor-emiter w odpowiedzi na mały prąd bazy. Z drugiej strony tranzystory FET mogą być stosowane jako wzmacniacze napięcia w konfiguracjach takich jak wspólne źródło, gdzie sygnał wejściowy moduluje prąd drenu płynący przez tranzystor.
Aby tranzystor mógł skutecznie działać jako wzmacniacz, należy spełnić kilka warunków:
- Polaryzacja: Właściwe polaryzacja zapewnia, że tranzystor działa w swoim obszarze liniowym, w którym niewielkie zmiany napięcia bazy (lub bramki) powodują proporcjonalne zmiany prądu kolektora (lub drenu). Odchylenie ustala również punkt pracy lub punkt spoczynku wzmacniacza.
- Sprzężenie sygnału AC: Wzmocnienie polega na doprowadzeniu sygnału AC na wejście tranzystora (baza lub bramka), podczas gdy polaryzacja DC jest stosowana, aby zapewnić, że tranzystor pozostanie w swoim obszarze aktywnym. Sprzężenie pojemnościowe lub sprzężenie poprzez sieci rezystancyjne jest często stosowane w celu oddzielenia sygnału prądu przemiennego od polaryzacji prądu stałego.
- Rezystancja obciążenia: Do kolektora (w przypadku NPN) lub drenu (w przypadku tranzystorów FET) podłącza się odpowiednią rezystancję obciążenia, aby przekształcić zmienny prąd kolektora (lub drenu) w napięcie wyjściowe. Rezystancja obciążenia określa wzmocnienie i impedancję wyjściową wzmacniacza.
- Stabilność i liniowość: Obwód wzmacniacza powinien być zaprojektowany tak, aby zachować stabilność (unikać oscylacji) i liniowość (dokładne wzmocnienie sygnałów wejściowych) w żądanym zakresie częstotliwości.
Dzięki starannemu doborowi i konfiguracji tranzystorów w oparciu o te warunki, mogą one skutecznie działać jako wzmacniacze w szerokim zakresie zastosowań elektronicznych, od wzmacniania dźwięku po kondycjonowanie sygnału i nie tylko.