Półprzewodnikowe elementy aktywne.

Transkrypt

1 Wykład 2 Półprzwodnikow lmnty aktywn. 17 kwitnia 2018 Wstęp 1. Półprzwodniki 2. Złącz p-n 2.1 Diody prostując 2.2 misja światła 2.3 fkt tunlowy i Znra 3. Tranzystory 3.1 Zasada działania 3.2 Obwody 4. Wzmacniacz opracyjn 4.1 Zasada działania 4.2 Przykładow zastosowania

2 Półprzwodniki Półprzwodnik to matriał, którgo przwodnictwo możmy zminiać w szrokim zakrsi przz domiszkowani, oświtlni, przyłożni napięcia, ogrzani itp.

3 Przwodnictwo: σ = nµ W przypadku bipolarnym: σ = nµ + pµ n,p - koncntracja nośników, µ, µ - rucliwości. Przwodzni prądu Oporność ρ = 1/σ powitrz 4* szkło polityln Ωm Ωm 17 Ωm 9 10 Ωm Ωm Ωm marmur 10 8 Ωm Podział substancji z względu na przwodzni: i przwodniki (mtal, lktrolity) izolatory (szkło, powitrz). lktrolity (woda + sol) Ωm grafit 10 Ωm czysta woda Ωm Ωm Ωm 3 10 Ωm mtal 6 10 Ωm mięśni 1 Ωm mangan 1.4* 10 bizmut 1.2* 10 midź 1.7* 10 srbro 1.6* półprzwodniki np. złącz tranzystora w zalżności od napięcia Ωm Ωm -6-6 Ωm Ωm

4 Półprzwodnik i mtal Pasmo przwodnictwa (pust) Pasmo przwodnictwa (częściowo zapłnion) Pasmo walncyjn (płn) Koncntracja n dana jst funkcją wykładniczą: n = N 0 xp 2kBT Mogą osiągać wysoki rucliwości. Pasmo walncyjn (płn) Stała koncntracja nośników. Cu: n = cm -3, µ = 60 cm 2 /Vs GaAs: n = cm -3, µ = cm 2 /Vs

5 Pasma w nrgtyczn w krysztal atom: pojdyncz stany 2 atomy: stany rozszczpion kryształ: pasma dozwolon p. przwodnictwa typ n typ p p. walncyjn lktron zamknięty w atomi moż mić tylko pwn stany kwantow o okrślonyc nrgiac. Połączni dwóc atomów powoduj, ż liczba stanów podwaja się. Podobni, jak podwoiła się liczba modów w waadłac sprzężonyc. Kryształ powstaj przz połączni bardzo wilu atomów w sposób nizwykl uporządkowany. Prowadzi to do powstania pasm stanów dozwolonyc, oddzilonyc pasmami zabronionymi.

6 Pirwiastki z IV grupy układu okrsowgo: C, Si, G, Sn, związki: SiC. Matriały półprzwodnikow Si Sić blndy cynkowj Związki pirwiastków grup III i V: AlN, GaN,GaP, GaAs, InSb itd. Związki pirwiastków grup II i VI: ZnO, ZnS, CdS, MgT itd.

7 Absorpcja w krysztal Pasmo przwodnictwa nrgia Fotony o dużj nrgii są zatrzymywan. Przrwa nrgtyczna Fotony o małj nrgii przcodzą. Pasmo walncyjn

8 Przrwy nrgtyczn półprzwodników z grupy IV i grupy III-V C AlN GaN 3,4 V Przrwa nrgtyczna nrgy gap [V] GaN SiC InN GaP AlP Si GaAs G AlAs InP InAs GaSb InSb Sn Odlgłość do najbliższgo sąsiada [A = m] SiC 2,4 V GaP 2.2 V GaAs 1,4 V InSb 0,18 V * kolorow kryształy *

9 lktrony i dziury W idalnym krysztal półprzwodnika jst tyl samo lktronów, il stanów w paśmi walncyjnym. kryształ: pasma dozwolon p. przwodnictwa typ n typ p p. walncyjn Dodając pirwiastki o mnijszj liczbi lktronów wprowadzamy dziury w paśmi walncyjnym. Dziury zacowują się, jak cząstki mając ładunk dodatni. Dodając pirwiastki o większj liczbi lktronów obsadzamy pasmo przwodnictwa. W półprzwodnikac mogą przwodzić niosąc ładunk ujmny lktrony lub naładowan dodatnio dziury.

10 lktrony i dziury w kryształac Kwazi-lktrony (i dziury) to cząstki mając ładunk równy ładunkowi zwykłgo lktronu (pozytonu), al inną masę. 5 4 pasmo przwodnictwa nrgia [V] = p 2 2m* g -1-2 pasmo walncyjn 0 Pęd [V/c 2 ] Matriał: masa fktywna dziury: masa fktywna lktronu: GaN G InSb 0,8 0,37 0,3 m 0,22 0,55 0,013 m

11 Złącz p-n, diody

12 Modl pasmowy złącza p-n g typ p typ n Po połączniu matriału typu n i typu p lktrony i dziury zaczną płynąc powodując ładowani się matriałów przciwnymi znakami i zmianę ic potncjałów. anoda I u katoda typ n F Naładowan matriały będą odpycały koljn nośniki i ustali się równowaga. W warunkac równowagi poziomy Frmigo będą taki sam w obu matriałac (w p-typi i n-typi) typ p I d - nrgia lktronów

13 Dioda półprzwodnikowa, + katoda anoda +

14 Dioda półprzwodnikowa, - katoda anoda +

15 Przykłady diod Dioda Znra na napięci 3,6 V. Służy do stabilizacji napięcia. Dioda prostownicza pracuj na prądac do 1 A. Dtkcyjna dioda grmanowa. Ma niska barirę i dużą czułość. Czrwona dioda święcąca wykonana z GaAsP/GaP.

16 lmnty półprzwodnikow Diody prostując - wymuszają okrślony kirunk prądu. Diody świcąc - mitują światło o okrślonj barwi (długości fali). Fotodiody - zaminiają nrgię świtlną na lktryczną (fotoogniwa, fotodtktory). Tranzystory - lktroniczn zawory - strują przpływm prądu, - wzmacniacz - przpuszczają znaczni większy prąd, niż pobirają do strowania.

17 Prostowani prądu + Dioda wymusza przpływ tylko w jdnym kirunku, czyli prostuj prąd. Mostk Gratza wykorzystuj obi połowy sygnału. mostk Gratza

18 Tortyczny opis diody (złącza p-n) Φ b I u typ n F Dioda p-n typ p I d W obszarz bliskim granicy p-n ni ma ani dziur, ani lktronów, powstaj warstwa o dużj oporności (obszar zubożony). W warstwi tj pozostają jdyni zjonizowan domiszki. Dzięki nim, w tym obszarz powstaj pol lktryczn i wbudowan napięci lktryczn V b. Wytwarza się tam równowaga przpływów dyfuzyjngo i dryfu obu rodzajów nośników (lktronów i dziur). lktrony, aby dyfundować z obszaru typu n do obszaru p muszą pokonać barirę nrgii o wysokości Φ b = V b. Podobni dziury. - nrgia lktronów

19 Nośniki płynąc przz diodę Φ b I u typ n F Dioda p-n typ p I d Zalżność liczby lktronów od ic nrgii dana jst rozkładm Frmigo: f ( ) = xp 1 (( ) k T ) + 1 Na ogół możmy przybliżyć go rozkładm Boltzmana: n( ) n0 xp k B T Transport nośników odbywa się na skutk unosznia przz pol lktryczn F lub dyfuzji proporcjonalnj do gradintu koncntracji dn/dx. I = I + I = nµ F D u d dn dx F B - nrgia lktronów

20 Natężni prądu płynącgo przz diodę Φ b I u typ n F Rozpędzon lktrony wpadają do obszaru zubożongo (prąd dyfuzji), al są z nigo wypycan przz pol (prąd unosznia). Bz napięcia prąd unosznia i dyfuzyjny są równ. typ p F typ p U I I d d I u typ n Φ b - U F Φ I d0 = -I u = I b d00 xp kbt nrgia lktronów zadana jst przz rozkład trmiczny, a więc natężni prądu dyfuzyjngo zminia wykładniczo się z napięcim, U. I d ( U ) = I d00 Φ b - U xp kbt = I Całkowity prąd wynosi I u + I d, zatm: U I( U ) = Id0 xp 1 kbt d0 U xp kbt

21 Natężni prądu płynącgo przz diodę Φ b I u typ n F typ p I d Równani Socklya: F typ p U I d I u typ n Φ b - U F I U = I0 xp 1 nkbt Natężni prądu wykładniczo zminia się z napięcim. Paramtry I 0 (prąd nasycnia) i n (współczynnik nidoskonałości) można obliczać, al w praktyc trzba ustalić poprzz pomiar.

22 Prąd lktronów w półprzwodniku. Natężni prądu [/s] 1x x x x x x10 9 1x10 8 1x10 7 1x10 6 1x10 5 dioda oświtlona dioda na cimno 1x Caraktrystyka prądowonapięciowa fotodiody GaN. Napięci [V] Liczba nośników (koncntracja n) dana jst funkcja wykładniczą: I I = I 0 V T = = I 0 xp U T k B k B T xp U V T W tmpraturz 20 o C: V T = 25 mv.

23 Dioda wysyła światło + rkombinacja pary lktron-dziura misja fotonu Dioda świcąca

24 Dioda Znra I u typ n F W przypadku słabo domiszkowango złącza prąd wstczny jst bardzo mały. typ p I d typ n W silni domiszkowanym złączu moż nastąpić tunlowani pomiędzy pasmami lub przbici lawinow. W tym drugim przypadku rozpędzon lktrony wybijają koljn nośniki z domiszk. typ p

25 Caraktrystyka I-V diody Znra 2 1 LD typ n Natężni [ma] 0-1 U Z dioda Znra U p typ p Napięci [V] W silni domiszkowanym złączu moż nastąpić tunlowani pomiędzy pasmami lub przbici lawinow. W tym drugim przypadku rozpędzon lktrony wybijają koljn nośniki z domiszk.

26 Stabilizacja napięcia na diodzi Znra U Z U Z Diody Znra wykorzystuj się jako zabzpiczni przd przpięciami i do stabilizacji R1 Uz napięcia. µa741 R2 Us Stabilizator napięcia z diodą Znra i wzmacniaczm opracyjnym.

27 Złącz p-n, podsumowani - W półprzwodniku typu n znaczni więcj jst nośników prądu o ładunku ujmnym (lktronów przwodnictwa), niż nośników o ładunku dodatnim (dziur), w półprzwodniku typu p znaczni więcj jst dziur niż lktronów, - Złącz p-n (dioda) powstaj przz połączni półprzwodnika typu n i typu p, - W obszarz bliskim granicy p-n ni ma ani dziur, ani lktronów, powstaj obszar zubożony, który stanowi warstwę o dużj oporności. W tym obszarz powstaj pol lktryczn dając różnicę potncjałów Φ b. Wytwarza się tam równowaga przpływów dyfuzyjngo i unosznia obu rodzajów nośników (lktronów i dziur). - lktrony, aby dyfundować z obszaru typu n do obszaru p muszą pokonać barirę nrgii o wysokości Φ b. Podobni dziury. - Przyłożni do diody zwnętrzngo napięcia w kirunku przwodznia (+ do p, do n) powoduj obniżni bariry nrgii dla lktronów i dziur. Zmnijsza się tż szrokość obszaru zubożongo. Moż płynąć prąd. - Przyłożni zwnętrzngo napięcia w kirunku zaporowym ( do p, + do n) podnosi wysokość bariry nrgii, płyni wtdy jdyni bardzo niwilki prąd. - Zalżność natężnia prądu od przyłożongo napięcia (umowni dodatnigo w kirunku przwodznia) opisuj wzór Sockly a. - Przyłożni bardzo dużgo napięcia w kirunku zaporowym moż spowodować lawinową gnrację lktronów i dziur. Jst to wykorzystan w diodac Znra, używanyc jako wzorc napięcia.

28 Tranzystory Tranzystor jst "zaworm" lktronicznym, dzięki którmu mały sygnał moż strować przpływm silngo prądu.

29 Wygląd tranzystorów Pirwszy działający tranzystor został skonstruowany przz Jona Bardna, Waltra Brattaina i Williama Socklya w 1947 roku (nagroda Nobla 1956). Procsor obliczniowy Nvidia Kplr GK110 (2012) zawira tranzystorów w tcnologii 28 nm. Pndriv jszcz więcj.

30 Tranzystory bipolarn npn i pnp B C B C n p n p n p mitr baza kolktor typ n typ n mitr baza kolktor typ n typ p typ p typ p

31 Tranzystor bipolarny pnp B W tranzystorz pnp pomiędzy dwoma warstwami typu p znajduj się warstwa n-typu zwana bazą. Dopóki w bazi jst zrow napięci (względm mitra) to ni ma tam dziur i prąd ni moż płynąć. Tranzystor jst zamknięty. Gdy do bazy przyłożymy ujmn napięci, dziury z mitra wpłyną do nij, a następni popłynął dalj do kolktora. Tym samym tranzystor zostani otwarty. typ n C p n p mitr baza kolktor tranzystor bipolarny typ p typ p

32 Tranzystor bipolarny npn n kolktor p baza n mitr B C kolktor baza mitr W tranzystorz npn pomiędzy typ n typ n dwoma warstwami typu n znajduj się warstwa p-typu czyli baza. Dopóki w bazi jst zrow napięci (względm mitra) to ni typ p ma tam dziur i prąd ni moż płynąć. Tranzystor jst zamknięty.

33 Tranzystor bipolarny npn kolktor typ n kolktor C n p baza baza typ p B n mitr mitr typ n B C Gdy do bazy przyłożymy dodatni napięci, do warstwy wpłynął dziury z lktrody i lktrony z mitra. Złącz baza-mitr będzi pracować jak zwykła dioda. Natężni będzi rosło wykładniczo, a więc bardzo szybko w funkcji napięcia. Można zatm zrobić przybliżni napięcia przwodznia. Zakładamy, ż dla tranzystora krzmowgo: U P = 0,65 V.

34 Tranzystor bipolarny npn n kolktor p baza n mitr B C I C = βi B. kolktor typ n baza typ p mitr typ n Do bazy wpłyni n lktronów, a zrkombinuj jdyni n/β lktronów. Oznacza to, ż stracimy n/β dziur płynącyc do bazy z mitra. Prąd baza-mitr wynisi: n I B = β t C B a prąd kolktor-mitr wynisi: n I C = t otrzymamy zatm: I C = βi B.

35 Czas życia nośników w krzmi lktrony i dziury w krzmi mają stosunkowo długi czas życia. Ni rkombinują w bazi i płynął do kolktora.

36 Natężni prądu kolktor-mitr B C I C U C U B I B I C = βi B I = I B + I C I = (β + 1)I B I Uproszczony modl brsa-molla I C (ma) 10 U = 1 xp B UC U I + xp B βib0 IB0 1 VT VT 5 0 I B ( µa ) U C

37 Tranzystor polowy i HMT D+D+ D+ D+ x Struktura pasmowa złącza InAs/GaAs z lktronami odsparowanymi od donorów, co zapwnia wysoką rucliwość. HMT - Hig lctron Mobility Transistor tranzystor z wysokorucliwymi lktronami. Zastosowania: komunikacja satlitarna, tlfonia komórkowa, urzadznia wysokij mocy. Źródło Bramka Drn Źródło Bramka Drn

38 Tranzystor polowy GaN Tranzystor jst "zaworm" lktronicznym, dzięki którmu mały sygnał moż strować przpływm silngo prądu.

39 Konfiguracj wzmacniaczy tranzystorowyc W B C Wy W B C Wy B W C Wy Układ z wspólnym mitrm. Odwraca fazę sygnału. Duż wzmocnini prądow, napięciow i mocy. wzmacniacz mocy Układ z wspólnym kolktorm. Ni odwraca fazy sygnału. Wzmocnini napięciow koło jdności (wtórnik napięciowy). Wzmocnini prądu i mocy, zmnijszni oporu wyjściowgo w stosunku do wjściowgo. mirniki, mikrofony pizolktryczn Układ z wspólną bazą. Ni odwraca fazy sygnału. Mała rzystancja wjściowa, większa wyjściowa. Względni duż wzmocnini napięciow, brak wzmocninia prądowgo. trmopara, mikrofony dynamiczn

40 Punkt pracy dla układu z wspólnym mitrm. U W C R B R T C 1 U Z U Wy I C = βi B I C (ma) I B( µa) Napięci wyjściow U wy = U Z - I C R C (= U C ), moż się zminiać od 0 do U Z. Dla napięcia stałgo, czyli przy braku sygnału zminngo optymalna wartość U wy wynosi U wy = U C = U Z /2. Czyli: I C = U Z /2R C, I B = U Z /2βR C. Aby ustalić prąd I B musimy dobrać opornik R B. Panuj na nim napięci U Z - U B (U B - napięci na bazi). Przyjmujmy, ż U B = 0,65 V. Otrzymujmy zatm: I B R B = U Z - 0,65 V. UZ 0,65V Opór R B dla optymalngo punktu pracy wynosi: R B = 2β RC U Z U C

41 Podsumowani tranzystorów - Tranzystor (bipolarny) to dwa złącza pn w jdnj płytc kryształu utworzon w przciwnyc kirunkac, przy czym obszar środkowy (p w tranzystorz npn oraz n w pnp) jst bardzo cinki. - Taki dwa złącza mogą wzmacniać sygnały lktryczn (mał zmiany mocy sygnału zminngo na wjściu mogą wywołać duż zmiany mocy sygnału wyjściowgo). - Tranzystor ma trzy lktrody: mitr, bazę i kolktor, oznaczan odpowidnio:, B i C. - Złącz pn mitr-baza jst polaryzowan w kirunku przwodznia, napięci złącza pn -B wytwarza prąd mitra I. Obszar bazy jst na tyl cinki, ż większość wstrzykniętyc do bazy nośników przlatuj przz bazę i docira do kolktora. Nośniki t tworzą prąd kolktora. Czyli prąd kolktora zalży główni od napięcia -B, jst prawi nizalżny od napięcia B-C. Prąd kolktora jst β razy (koło 100) większy od prądu bazy. Dzięki tmu mały prąd bazy wywołuj przpływ dużgo prądu kolktora, czyli wzmocnini prądow. Paramtr β nazywa się współczynnikim wzmocninia prądowgo tranzystora. - Zalżność prądu kolktora od napięcia C nazywa się caraktrystyką I C (U C ) tranzystora. - Podstawowym układm wzmacniacza tranzystorowgo jst układ z wspólnym mitrm, to znaczy sygnał wjściowy jst podawany między i B, zaś sygnał wyjściowy jst odbirany między i C, - Warunki pracy tranzystora, czyli wartości napięć stałyc polaryzujacyc złącza B i BC bz obcności zminngo sygnału wjściowgo tranzystora, okrślają, jak tranzystor będzi ragował na wjściowy sygnał zminny. Układ tyc napięć nosi nazwę punktu pracy tranzystora.

42 Wzmacniacz opracyjn

43 Wzmacniacz różnicowy i układ Darlingtona W U + R T 1 C1 Wy - + R C2 T 2 W U- U W T 1 T 2 R Dwa tranzystory w układzi wspólngo mitra dają na wspólnym wyjściu wzmocnioną różnicę sygnałów wjściowyc. Układ ma własn 'zro', nizalżn od zasilania. W układzi Darlingtona połączon kaskadowo tranzystory (mitr 1 do bazy 2) dają bardzo siln wzmocnini prądow, β 2.

44 Idalny wzmacniacz opracyjny 1) Wzmacniacz opracyjny posiada dwa wjścia. Jdno z wjść nazywa się odwracającym (oznaczan U ) a drugi niodwracającym (oznaczan U + ). 2) Układ zasilany jst dwoma napięciami: dodatnim względm masy +U CC oraz ujmnym U (zazwyczaj U = -U CC. 3) Napięci wyjściow U wy moż zminiać się w granicac od -U CC do +U CC. 4) Wzmacniacz opracyjny daj napięci: U wy = A U (U + U ), gdzi współczynnik A U nosi nazwę wzmocninia napięciowgo, a U + i U to wartości napięć podawanyc na wjścia niodwracając i odwracając. 5) Wzmocnini napięciow wzmacniacza opracyjngo jst w założniac niskończon. W praktyc osiąga wartości A U = , co oznacza, ż wystarczy napięci wjściow µv, aby osiągnąć napięci wyjściow 10 V. 6) Wzmacniacz posiada bardzo dużą oporność wjściową, rzędu Ω, to znaczy prąd wpływający przz wjścia U + oraz U jst bardzo mały, nawt poniżj pikoampra. 7) Wzmacniacz posiada bardzo mały opór wyjściowy, to znaczy napięci wyjściow U wy prawi ni zalży od prądu wypływającgo z wyjścia. +U CC -U CC Wy

45 Wzmacniacz opracyjny µa741 źródła prądow ustawiając punkty pracy wjści, wzmacniacz różnicowy wyjściowy wzmacniacz mocy (wzmacniacz prądu) wzmacniacz napięcia

46 Wzmacniacz opracyjny µa741 Zasilani +/- 18 V (niktór wrsj 22 V). Wzmocnini napięciow sygnału różnicowgo: A = 2*10 5 ; Impdancja wjściowa 2 MΩ, impdancja wyjściowa 75 Ω (I SC = 25 ma). +U CC -U CC Wy Prąd na wjściu 0,02 µa. Napięci nizrównoważnia na wjściu 1 mv. Pasmo prznosznia 1 MHz.

47 Sprzężni zwrotn Sprzężni zwrotn to przkazani części sygnału wyjściowgo do wjścia układu. Jst to konstrukcja bardzo często wykorzystywana do stabilizowania własności układu (w lktronic, mcanic..). B C +U CC W Wy W Wy -U CC Układ z wspólnym kolktorm ma ujmny sprzężni zwrotn dzięki opornikowi na wyjściu mitra. Podając sygnał wyjściowy na wjści odwracając otrzymujmy ujmn sprzężni zwrotn.

48 Układ z wjścim odwracającym W R 1 R 2 +U CC -U CC Wy Jżli na wjściu U pojawi się jakikolwik napięci, to wyjści natycmiast zaraguj podając napięci przciwngo znaku, taki aby napięci U spadło do zra. W fkci napięcia U + i U będą równ z dokładnością do mikrowoltów, czyli praktyczni zrow, bo napięci wjścia U + jst równ 0 V. Zatm spadk napięcia na oporniku R 1 równy jst U w, a na oporniku R 2 odpowiada U wy. Poniważ do wjścia wzmacniacza ni wpływa żadn znaczący prąd, więc przz oba oporniki płyni tn sam prąd: I = U w /R 1 = U wy /R 2. U K = U Wy W A zatm wzmocnini napięciow wynosi: R K = R Napięci wyjściow układu ma przciwny znak niż napięci wjściow (zro przy wjściu odwracającym) zatm tn układ odwraca fazę. 2 1

49 Układ z wjścim niodwracającym R 1 W R 2 +U CC -U CC Wy Napięcia U + i U powinny być równ z dokładnością do mikrowoltów. Jżli na wjściu U + pojawi się jakikolwik inn napięci, to wyjści natycmiast zaraguj podając taki napięci, aby przywrócić równowagę U = U +. Poniważ napięci na wjściu odwracającym jst równ U w. Równani na prąd będzi miało postać: I = U w /R 1 = (U wy - U w )/R 2. A zatm wzmocnini napięciow wynosi: U K = U Wy W R K = 1+ 2 R 1 Napięci wyjściow układu ma taki sam znak jak napięci wjściow zatm tn układ ni odwraca fazy.

50 idalny W stabilny R 2 C C +U CC -U CC +U CC Układ całkujący Wy Układ całkujący gromadzi na kondnsatorz C ładunk prądu płynącgo przz opornik R 1 : U t) 1 t U wy ( w CR1 0 ( t) = t U ( x) dx Do stabilnj pracy potrzbny jst opornik R 2. Wtdy: U wy 1 C ( x) U wy( x) dx R1 R w 0 2 Równani to powraca do idalngo dla R 1 << R 2 lub t << R 2 C: W R 1 R 3 -U CC Wy Aktywny filtr dolnoprzpustowy, dający stosunk napięć: U U wy w R = R iωcr 2

51 Układ różniczkujący idalny C +U CC Układ różniczkujący dający na oporniku R 1 napięci proporcjonaln do prądu będącgo pocodną ładunku na kondnsatorz C: W stabilny C R 1 R 2 -U CC +U CC Wy U wy ( t) CR 2 du dt ( t) Do stabilnj pracy potrzbny jst opornik R 2. Wtdy: w ( U ( t) I ( t) R ) d U ( t) w C 1 wy = CR 2 dt Równani to powraca do idalngo dla R 1 << R 2 lub t >> R 1 C. W Wy Aktywny filtr górnoprzpustowy, dający stosunk napięć: R 3 -U CC U U wy w = R R 2 1 iωcr 1 1+ iωcr 1

52 Układ logarytmujący R D +U CC Napięci U powinno być równ zro, więc na oporniku R mamy napięci U W. Będzi zatm płynął prąd: U I = R W Taki samo musi być natężni prądu płynącgo przz diodę D, dan równanim Socklya: W -U CC Wy U Wy I = I 0 xp 1 kbt Przkształcając równani Socklya otrzymamy napięci wyjściow: U Wy = k B T ln I I 0 1 k B T ln I I 0 Zatm jst to układ podający logarytm napięcia wjściowgo: U Wy k B U T ln I W 0 R

53 Stabilizacja napięcia na diodzi Znra U Z U Z Diody Znra wykorzystuj się jako zabzpiczni przd przpięciami i do stabilizacji R1 Uz napięcia. µa741 R2 Us Stabilizator napięcia z diodą Znra i wzmacniaczm opracyjnym.

54 Podsumowani wzmacniacza opracyjngo 1) Wzmacniacz opracyjny to układ scalony, silni wzmacniający, o bardzo uniwrsalnyc zastosowaniac. 2) Posiada dwa wjścia: niodwracając i odwracając, oznaczan U + i U. 3) Wzmacniacz opracyjny daj napięci: U wy = A U (U + U ), gdzi współczynnik A U nosi nazwę wzmocninia napięciowgo. 4) Wzmocnini napięciow wzmacniacza opracyjngo jst w założniac niskończon. W praktyc osiąga wartości ) Warunki pracy wzmacniacza opracyjngo ustala się poprzz stosowani sprzężnia zwrotngo, czyli gałęzi obwodu łączącj wyjści z wjścim (przważni odwracającym), która podaj część sygnału wyjściowgo na wjści wzmacniacza. Rodzaj obwodu użytgo jako sprzężni zwrotn wyznacza, jaki funkcj ralizuj układ z wzmacniaczm opracyjnym, 6) W oparciu o wzmacniacz opracyjn buduj się wzmacniacz odwracając fazę lub niodwracając, filtry RLC (filtry aktywn), któr są równoczśni układami różniczkującymi lub całkującymi, ponadto można budować: układy sumując, źródła napięciow (np. z diodą Znra) i prądow, wzmacniacz pomiarow, gnratory sygnałów i wil innyc.