lorenzo traino-4cin-25/02/2026
studio del transistor bjt
Inizio
Obiettivo
L’obiettivo dell’esperienza è studiare il funzionamento del transistor BJT NPN in configurazione a emettitore comune e verificarne sperimentalmente il comportamento come amplificatore. In particolare si vuole dimostrare che una piccola variazione della corrente di base è in grado di controllare una variazione molto più grande della corrente di collettore, secondo la relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b Attraverso il confronto tra segnale di ingresso e segnale di uscita, si analizza il fenomeno dell’amplificazione sia di corrente sia di tensione. Inoltre, si rappresentano le curve caratteristiche di ingresso del transistor per comprendere l’andamento della corrente di base in funzione della tensione base-emettitore.
Confronto tra due configurazioni del BJT
collettore comune
emettitore comune
Il segnale di ingresso è applicato alla base e l’uscita viene prelevata dall’emettitore. Questa configurazione presenta un guadagno di tensione circa uguale a 1, quindi non amplifica significativamente il segnale in ampiezza, ma è utile per adattamento di impedenza.
L’ingresso è applicato alla base e l’uscita viene prelevata dal collettore. In questo caso si ottiene sia un guadagno di corrente sia un guadagno di tensione. Inoltre il segnale di uscita risulta amplificato e sfasato di 180° rispetto all’ingresso.
Confronto tra le principali caratteristiche della configurazione a emettitore comune
Risulta anch’esso significativo, in quanto la variazione della corrente di collettore provoca una variazione amplificata della tensione sul collettore: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c
La configurazione a emettitore comune presenta un valore elevato, poiché la corrente di collettore è proporzionale alla corrente di base secondo la relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b
GUADAGNO DI CORRENTE
GUADAGNO DI TENSIONE
L’emettitore comune presenta un’impedenza di ingresso media e un’impedenza di uscita relativamente alta, rendendolo particolarmente adatto all’amplificazione di segnali di piccola ampiezza.
L’uscita risulta invertita rispetto all’ingresso, con uno sfasamento di 180°, caratteristica tipica di questa configurazione.
FASE DEL SEGNALE
IMPEDENZA
Dimostrazione sperimentale dell’amplificazione
Durante l’esperienza di laboratorio è stato applicato un segnale di ingresso alla base del transistor e, tramite oscilloscopio, è stato confrontato con il segnale di uscita prelevato dal collettore. Si è osservato che una piccola variazione del segnale di ingresso produce una variazione molto più ampia del segnale di uscita. Questo comportamento è spiegato dalla relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b Poiché la corrente di collettore attraversa la resistenza 𝑅c, la tensione di uscita risulta: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c Di conseguenza, anche una piccola variazione della corrente di base provoca una variazione significativa della tensione di uscita. Sperimentalmente si è inoltre osservato che il segnale di uscita risulta amplificato e invertito di fase rispetto al segnale di ingresso, confermando il funzionamento del transistor in configurazione a emettitore comune come amplificatore.
La giunzione base-emettitore è una giunzione PN. Quando la tensione applicata supera circa 0,6–0,7 V, la barriera di potenziale viene superata e i portatori di carica iniziano a fluire, generando corrente. Prima di questa soglia, la corrente è praticamente nulla.
DAL PUNTO DI VISTA FISICO
Il comportamento segue l’equazione del diodo
DAL PUNTO DI VISTA MATEMATICO
Durante la prova si osserva che aumentando gradualmente 𝑉be, la corrente di base rimane quasi nulla fino a circa 0,6 V e poi aumenta rapidamente. Il grafico ottenuto presenta quindi un andamento non lineare.
DAL PUNTO DI VISTA SPERIMENTALE
ANALISI DEL CIRCUITO AMPLIFICATORE BJT
Il circuito mostrato nello schema rappresenta un amplificatore a transistor BJT in configurazione a emettitore comune. Il suo scopo è amplificare un segnale alternato proveniente dal generatore di funzione. Il segnale di ingresso viene generato dal generatore di funzione, che produce un’onda sinusoidale di circa 400 Hz con ampiezza molto piccola. Questo segnale non può essere applicato direttamente al transistor, perché il transistor deve prima essere polarizzato correttamente tramite una rete di resistenze. Per questo motivo nel circuito sono presenti condensatori di accoppiamento e resistenze di polarizzazione, che permettono di separare la componente continua dalla componente alternata.
INTERPRETAZIONE DELLE MISURE CON OSCILLOSCOPIO
Nella simulazione vengono utilizzati due oscilloscopi per confrontare il segnale di ingresso e quello di uscita. L’oscilloscopio di sinistra misura il segnale di ingresso 𝑉in, che presenta una piccola ampiezza perché proviene direttamente dal generatore di funzione. L’oscilloscopio di destra misura il segnale di uscita 𝑉out, prelevato dal collettore del transistor. In questo punto del circuito si osserva che il segnale ha un’ampiezza maggiore rispetto all’ingresso. Questo dimostra il fenomeno dell’amplificazione, perché la variazione della corrente nel collettore produce una variazione maggiore della tensione di uscita: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c Inoltre, nella configurazione a emettitore comune il segnale di uscita risulta invertito di fase di 180° rispetto al segnale di ingresso.
Sintesi del fenomeno di amplificazione
L’esperienza di laboratorio ha dimostrato che il transistor BJT, utilizzato in configurazione a emettitore comune, è in grado di amplificare un segnale elettrico grazie alla relazione tra corrente di base e corrente di collettore: 𝐼c=𝛽𝐼𝐵b Una piccola variazione della corrente di base produce una variazione molto più ampia della corrente di collettore. Poiché la corrente di collettore attraversa la resistenza 𝑅c, si genera una variazione significativa della tensione di uscita: 𝑉out=𝑉cc−𝐼cRc Il risultato sperimentale mostra quindi che il segnale di uscita presenta un’ampiezza maggiore rispetto al segnale di ingresso ed è invertito di fase di 180°, caratteristica tipica della configurazione a emettitore comune. In conclusione, il transistor BJT si comporta come un dispositivo di controllo in corrente, capace di trasformare piccole variazioni del segnale di ingresso in variazioni amplificate in uscita, confermando pienamente il modello teorico studiato.
Studio del transistor bjt
LORENZO TRAINO
Created on February 25, 2026
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lorenzo traino-4cin-25/02/2026
studio del transistor bjt
Inizio
Obiettivo
L’obiettivo dell’esperienza è studiare il funzionamento del transistor BJT NPN in configurazione a emettitore comune e verificarne sperimentalmente il comportamento come amplificatore. In particolare si vuole dimostrare che una piccola variazione della corrente di base è in grado di controllare una variazione molto più grande della corrente di collettore, secondo la relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b Attraverso il confronto tra segnale di ingresso e segnale di uscita, si analizza il fenomeno dell’amplificazione sia di corrente sia di tensione. Inoltre, si rappresentano le curve caratteristiche di ingresso del transistor per comprendere l’andamento della corrente di base in funzione della tensione base-emettitore.
Confronto tra due configurazioni del BJT
collettore comune
emettitore comune
Il segnale di ingresso è applicato alla base e l’uscita viene prelevata dall’emettitore. Questa configurazione presenta un guadagno di tensione circa uguale a 1, quindi non amplifica significativamente il segnale in ampiezza, ma è utile per adattamento di impedenza.
L’ingresso è applicato alla base e l’uscita viene prelevata dal collettore. In questo caso si ottiene sia un guadagno di corrente sia un guadagno di tensione. Inoltre il segnale di uscita risulta amplificato e sfasato di 180° rispetto all’ingresso.
Confronto tra le principali caratteristiche della configurazione a emettitore comune
Risulta anch’esso significativo, in quanto la variazione della corrente di collettore provoca una variazione amplificata della tensione sul collettore: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c
La configurazione a emettitore comune presenta un valore elevato, poiché la corrente di collettore è proporzionale alla corrente di base secondo la relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b
GUADAGNO DI CORRENTE
GUADAGNO DI TENSIONE
L’emettitore comune presenta un’impedenza di ingresso media e un’impedenza di uscita relativamente alta, rendendolo particolarmente adatto all’amplificazione di segnali di piccola ampiezza.
L’uscita risulta invertita rispetto all’ingresso, con uno sfasamento di 180°, caratteristica tipica di questa configurazione.
FASE DEL SEGNALE
IMPEDENZA
Dimostrazione sperimentale dell’amplificazione
Durante l’esperienza di laboratorio è stato applicato un segnale di ingresso alla base del transistor e, tramite oscilloscopio, è stato confrontato con il segnale di uscita prelevato dal collettore. Si è osservato che una piccola variazione del segnale di ingresso produce una variazione molto più ampia del segnale di uscita. Questo comportamento è spiegato dalla relazione: 𝐼c=𝛽𝐼b Poiché la corrente di collettore attraversa la resistenza 𝑅c, la tensione di uscita risulta: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c Di conseguenza, anche una piccola variazione della corrente di base provoca una variazione significativa della tensione di uscita. Sperimentalmente si è inoltre osservato che il segnale di uscita risulta amplificato e invertito di fase rispetto al segnale di ingresso, confermando il funzionamento del transistor in configurazione a emettitore comune come amplificatore.
La giunzione base-emettitore è una giunzione PN. Quando la tensione applicata supera circa 0,6–0,7 V, la barriera di potenziale viene superata e i portatori di carica iniziano a fluire, generando corrente. Prima di questa soglia, la corrente è praticamente nulla.
DAL PUNTO DI VISTA FISICO
Il comportamento segue l’equazione del diodo
DAL PUNTO DI VISTA MATEMATICO
Durante la prova si osserva che aumentando gradualmente 𝑉be, la corrente di base rimane quasi nulla fino a circa 0,6 V e poi aumenta rapidamente. Il grafico ottenuto presenta quindi un andamento non lineare.
DAL PUNTO DI VISTA SPERIMENTALE
ANALISI DEL CIRCUITO AMPLIFICATORE BJT
Il circuito mostrato nello schema rappresenta un amplificatore a transistor BJT in configurazione a emettitore comune. Il suo scopo è amplificare un segnale alternato proveniente dal generatore di funzione. Il segnale di ingresso viene generato dal generatore di funzione, che produce un’onda sinusoidale di circa 400 Hz con ampiezza molto piccola. Questo segnale non può essere applicato direttamente al transistor, perché il transistor deve prima essere polarizzato correttamente tramite una rete di resistenze. Per questo motivo nel circuito sono presenti condensatori di accoppiamento e resistenze di polarizzazione, che permettono di separare la componente continua dalla componente alternata.
INTERPRETAZIONE DELLE MISURE CON OSCILLOSCOPIO
Nella simulazione vengono utilizzati due oscilloscopi per confrontare il segnale di ingresso e quello di uscita. L’oscilloscopio di sinistra misura il segnale di ingresso 𝑉in, che presenta una piccola ampiezza perché proviene direttamente dal generatore di funzione. L’oscilloscopio di destra misura il segnale di uscita 𝑉out, prelevato dal collettore del transistor. In questo punto del circuito si osserva che il segnale ha un’ampiezza maggiore rispetto all’ingresso. Questo dimostra il fenomeno dell’amplificazione, perché la variazione della corrente nel collettore produce una variazione maggiore della tensione di uscita: 𝑉out=𝑉cc−𝐼c𝑅c Inoltre, nella configurazione a emettitore comune il segnale di uscita risulta invertito di fase di 180° rispetto al segnale di ingresso.
Sintesi del fenomeno di amplificazione
L’esperienza di laboratorio ha dimostrato che il transistor BJT, utilizzato in configurazione a emettitore comune, è in grado di amplificare un segnale elettrico grazie alla relazione tra corrente di base e corrente di collettore: 𝐼c=𝛽𝐼𝐵b Una piccola variazione della corrente di base produce una variazione molto più ampia della corrente di collettore. Poiché la corrente di collettore attraversa la resistenza 𝑅c, si genera una variazione significativa della tensione di uscita: 𝑉out=𝑉cc−𝐼cRc Il risultato sperimentale mostra quindi che il segnale di uscita presenta un’ampiezza maggiore rispetto al segnale di ingresso ed è invertito di fase di 180°, caratteristica tipica della configurazione a emettitore comune. In conclusione, il transistor BJT si comporta come un dispositivo di controllo in corrente, capace di trasformare piccole variazioni del segnale di ingresso in variazioni amplificate in uscita, confermando pienamente il modello teorico studiato.