Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Transkrypt

1 Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

2 Tranzystor Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu "transfer resistor", który oznacza element transformujący rezystancję. 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).

3 Idea tranzystora bipolarnego

4 PODSTAWY ELEKTRONIKI Jakub Dawidziuk 20 października 2006

5 Tranzystory (jako elementy dyskretne)

6 Budowa tranzystora bipolarnego npn

7 Symbol graficzny tranzystora bipolarnego pnp Symbol graficzny tranzystora bipolarnego npn

8 Tranzystor bipolarny (BJT) npn układy połączeń

9 Tranzystor bipolarny (BJT) pnp układy połączeń

10 Obszary pracy tranzystora npn

11 Polaryzacja normalna

12 Tranzystor w stanie normalnym Aby tranzystor znajdował się w stanie normalnej pracy to muszą być spełnione następujące warunki: dla tranzystora npn potencjał kolektora musi być wyższy od potencjału emitera, dla tranzystora pnp potencjał kolektora musi być niższy od potencjału emitera, dioda baza-emiter musi być spolaryzowana w kierunku przewodzenia, a dioda kolektor-baza/emiter w kierunku zaporowym, nie mogą zostać przekroczone maksymalne wartości I C, I B, U CE, moc wydzielana na kolektorze I C U CE, temperatura pracy czy też napięcie U BE. npn pnp

13 Tranzystor pracujący w układzie wzmacniacza Złącze kolektor-emiter jest spolaryzowane zaporowo (bateria E C ), natomiast złącze baza-emiter w kierunku przewodzenia (bateria E B ) Rozpływ prądu w tranzystorze npn. Ponieważ złącze baza-emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia to istnieje przepływ dziur z obszaru p do obszaru n I B1 oraz przepływ elektronów z obszaru n do obszaru p I B2. Elektrony wprowadzane z emitera do bazy stają się tam nośnikami mniejszościowymi i drogą dyfuzji oddalają się od złącza emiterowego (złącze E). Część tych elektronów łączy się z dziurami, których w bazie jest bardzo dużo (obszar p). Wszystkie elektrony, które dotrą w pobliże złącza kolektor-baza (złącze C) są unoszone do obszaru kolektora. Dla niedużej szerokości obszaru p (bazy) praktycznie wszystkie elektrony wstrzykiwane przez emiter do bazy dotrą do kolektora. Bardzo ważnym jest aby strata elektronów w bazie była jak najmniejsza.

14 Wzmocnienie prądowe Jeżeli tranzystor jest w stanie normalnej pracy: I C I I E Co I Co jest prądem złącza kolektorowego spolaryzowanego zaporowo przy I B 0 I I I C B E I C ICo IB 1 1 I (1 ) I I 1 C Co B I C I B Współczynnik może przyjmować wartości od 50 do 300A/A dla tego samego typu tranzystora, a więc nie jest dobrym parametrem na którym można opierać parametry projektowanego układu.

15 Tranzystor bipolarny diagram pasmowy

16 .. Charakterystyki statyczne OE Charakterystyka przejściowa Charakterystyka wyjściowa I C = I C0 T, U CE exp( U BE kt ) powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia do wywołania dużej zmiany prądu kolektora I C wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter U BE U CE

17 Charakterystyki statyczne w układzie OB I E I C I B α = I C I C0 I E I C = αi E + I C0 W ukł. OB prąd I c płynie nawet przy U cb =0! Prąd kolektora w niewielkim stopniu zależy od U cb.

18 Charakterystyki statyczne w układzie OE

19 Tranzystor bipolarny w konfiguracji OE obszary pracy

20 Zastosowania tranzystorów

21 Łącznik tranzystorowy (npn)

22 Łącznik tranzystorowy (pnp)

23 Tranzystor jako klucz elektroniczny

24 Wzmacniacz klasy A Nasycenie Punkt pracy I C 90 ua 80 ua 70 ua 60 ua 50 ua 40 ua 30 ua 20 ua 10 ua 0 ua I B Odcięcie U CE

25 Wzmacniacz klasy B I C 90 ua 80 ua 70 ua I B Nasycenie 60 ua 50 ua 40 ua 30 ua Punkt pracy 20 ua 10 ua 0 ua Odcięcie U CE

26 Przykład wzmacniacza tranzystorowego

27 Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza k u db = 10log U wy U we