Temat i cel wykładu. Tranzystory

Transkrypt

1 POLTECHNKA BAŁOSTOCKA Temat i cel wykładu WYDZAŁ ELEKTRYCZNY Tranzystory Celem wykładu jest przedstawienie: konstrukcji i działania tranzystora bipolarnego, punktu i zakresów pracy tranzystora, konfiguracji połączeń, zależności opisujących prądy w tranzystorze, obszaru pracy bezpiecznej, parametrów tranzystorów. ELEKTRONKA Jakub Dawidziuk sobota, 16 czerwca 2012

2 Tranzystory Tranzystory bipolarne Tranzystory unipolarne bipolarny unipolarne Trójkońcówkowy (czterokońcówkowy) półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu TRANSfer resstor, który oznacza element transformujący rezystancję. ELEKTRONKA 1 Jakub Dawidziuk sobota, 16 czerwca 2012

3 Tranzystory - rodzaje Wyróżnia się dwie główne grupy tranzystorów, które różnią się zasadniczo zasadą działania: 1. Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego (sterowanie prądowe). 2. Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe). ELEKTRONKA Jakub Dawidziuk sobota, 16 czerwca 2012

4 Tranzystory - zastosowania Tranzystor ze względu na swoje właściwości wzmacniające znajduje bardzo szerokie zastosowanie. Wykorzystywany jest do budowy różnego rodzaju wzmacniaczy : różnicowych, operacyjnych, mocy (akustycznych), selektywnych, pasmowych. Jest kluczowym elementem w konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak źródła prądowe, lustra prądowe, stabilizatory, przesuwniki napięcia, przełączniki, przerzutniki oraz generatory. Ponieważ tranzystor może pełnić rolę przełącznika, z tranzystorów buduje się także bramki logiczne realizujące podstawowe funkcje boolowskie, co stało się motorem do bardzo dynamicznego rozwoju techniki cyfrowej w ostatnich kilkudziesięciu latach. Tranzystory są także podstawowym budulcem wszelkiego rodzaju pamięci półprzewodnikowych

5 Symbole graficzne tranzystorów bipolarnych npn i pnp

6 Sprawdzanie diody Większość multimetrów cyfrowych posiada zacisk pozwalający zmierzyć spadek napięcia na diodzie w kierunku przewodzenia (również stan zatkania).

7 Tranzystor npn czy pnp?

8 Tranzystor npn czy pnp? Określ elektrody.

9 Polaryzacja złącz tranzystora w obszarze aktywnym W celu poprawnej pracy tranzystora jego złącza BE i BC powinny być odpowiednio spolaryzowane za pomocą zewnętrznych napięć stałych, złącze BE w kierunku przewodzenia, a złącze BC w kierunku zaporowym.

10 Polaryzacja złącza p-n

11 Prądy w tranzystorze bipolarnym

12 Uproszczone modele tranzystora

13 Charakterystyka wyjściowa BJT C B 1 CB0 C B CE0 C B

14 E C B 1 1 C C E E E C C C B 0,95 0,99889 C E C B 1 CB0 100 B 100 A CB0 1pA mA C 9 C B

15 Tranzystor bipolarny (BJT) npn układy połączeń

16 Polaryzacja dla zakresu pracy aktywnej, OE U BE =0,7 V U CE =2 V do U CC U CE =1/2 U CC

17 Stany pracy tranzystora Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego: stan zatkania (odcięcia): złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku zaporowym, stan nasycenia: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku przewodzenia, stan aktywny: złącze BE spolaryzowane w kierunku przewodzenia, zaś złącze CB zaporowo, stan aktywny inwersyjny (krócej: inwersyjny): BE zaporowo, CB w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż stanie aktywnym). Stan aktywny tranzystora jest podstawowym stanem pracy wykorzystywanym we wzmacniaczach; w tym zakresie pracy tranzystor charakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowym (kilkadziesiątkilkaset). Stany nasycenia i zaporowy stosowane są w technice impulsowej, jak również w układach cyfrowych. Stan aktywny inwersyjny nie jest powszechnie stosowanych, ponieważ ze względów konstrukcyjnych tranzystor charakteryzuje się wówczas gorszymi parametrami niż w stanie aktywnym (normalnym), m.in. mniejszym wzmocnieniem prądowym.

18 Obszary pracy tranzystora npn

19 Charakterystyki tranzystora Prąd kolektora C jest funkcją napięcia bazaemiter U BE. Charakterystyka ta ma charakter wykładniczy. Wzór opisujący charakterystykę przejściową można z dobrym przybliżeniem przedstawić jako: Charakterystyka wyjściowa tranzystora, która przedstawia zależność prądu kolektora C od napięcia kolektor-emiter U CE przy doprowadzonym napięciu wejściowym baza-emiter U BE. Zauważmy, że: powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia U CE, do wywołania dużej zmiany prądu kolektora C wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter U BE. Punkt, w którym następuje zagięcie charakterystyki wyjściowej nazywany jest napięciem nasycenia kolektor-emiter U CEsat.

20 Charakterystyki U- tranzystora npn w konfiguracji OE rcesat U CE C w zakresie nasycenia U CEsat - parametr katalogowy, podawany przy określonej wartości C oraz B. U CEsat = 0,2 2V Tranzystory małej mocy Tranzystory mocy

21 Charakterystyki tranzystora npn w konfiguracji OE

22 Charakterystyki wyjściowe tranzystora npn (przykłady OB i OE) OB OE

23 Tranzystor bipolarny w konfiguracji OE obszary pracy

24 Parametry graniczne tranzystora przekroczenie grozi uszkodzeniem U CE0max - maksymalne dopuszczalne napięcie kolektor-emiter U EB0max - dopuszczalne napięcie wsteczne baza-emiter U CB0max - dopuszczalne napięcie wsteczne kolektor-baza Cmax - maksymalny prąd kolektora Bmax - maksymalny prąd bazy P strmax - maksymalna dopuszczalna moc strat

25 Parametry tranzystora BC 211

26 Charakterystyka wyjściowa tranzystora BC 211