Elementy półprzewodnikowe

Transkrypt

1 V Elementy półprzewodnikowe

2

3 Z J E D N O C Z E N IE P R Z E M Y S Ł U E L E K T R O N IC Z N E G O i T E L E T E C H N IC Z N E G O Katalog 44-R ELEMENTY PÓŁPRZEWODNIKOWE W Y D A W N IC T W A P R ZEM YSŁU M A S Z Y N O W E G O W EMA"

4 Opracowanie mgr Henryk Gładysz, mgr inż. Andrzej Maśląg, mgr ni. Bogumił Owczarek, mgr inż. Janusz Przygoda, inż. Danuta Paszyńska, inż. Joanna Sibilska, inż. Jan Zielonka Redaktor Ryszard Cieślikowski Redaktor techniczny Elżbieta Szeszko W szelkie prawa zastrzeżone przez W ydawnictwa Przemysłu Maszynowego WEMA WPM WEMA. Warszawa W ydanie II. Nakład egz. Ark. wyd. 28,89- Ark. druk. 15,5. Papier druk. sac. kl. III 70 g B1. Podpisane do druku w czerwcu Druk ukończono w czerwcu Zam* 186/68-KA/l. Cena 105, zł Drukarnia im. Rewolucji Październikowej w Warszawie, Zam, 526/70, K-60

5 SPIS RZECZY 1. W ykaz ty p ó w Ogólny podział na t y p y A lfabetyczny spis typów i ich o k r e ś l e n i a W s t ę p Oznaczenia elem entów p ó łp rz e w o d n ik o w y c h System oznaczeń t y p ó w Zasady oznaczeń literowych p a ra m e tró w Oznaczenia literowe param etrów W ybrane sym bole graficzne diod i tr a n z y s t o r ó w D i o d y N apięciow o-prądow e charakterystyki d i o d W artości g ra n ic zn e D iody p r o s to w n ic z e D iody u n iw e r s a ln e D iody im p u ls o w e D iody Z c n e r a Fotodiody W a r ik a p y T ra n z y sto ry U kłady połączeń tr a n z y s t o r ó w Napięciow o-prądow e charakterystyki tranzystorów Param etry m ałosygnałowe Param etry w ielk o sy g n ało w e W artości g ra n ic zn e Param etry cieplne i sposoby odprow adzania c i e p ł a Jakość i niezaw odność elem entów p ó łp rzew o d n ik o w y c h System badań elem entów p ó łp rz e w o d n ik o w y c h Ogólne wym agania techniczne na diody i tr a n z y s to r y Laboratoryjna i eksploatacyjna niezaw odność elem entów półprzew odnikowych W skazówki dotyczące stosow ania elem entów p ó łp rzew o d n ik o w y ch Uwagi e k s p lo a ta c y jn e Zasady m ontażu elem entów p ó łp rze w o d n ik o w y c h Tranzystory g erm anow e Tranzystory k r z e m o w e

6 5. Diody g e r m a n o w e Diody k rzem o w e Bloki pro sto w n icze Zastosowania elementów półprzew odnikow ych M ultiw ibrator a s t a b i l n y M ultiw ibrator niesy m etry czny M ultiw ibrator n a s t a w n y M ultiw ibrator o regulowanej często tliw o ści M ultiw ibrator na napięcie zasilające 30 V M ultiw ibrator astabilny z b r a m k ą ; M ultiw ibrator t r ó j t a k t o w y M ultiw ibrator m onostabilny Przerzutnik Przerzutnik I I D ekada lic z n ik a Licznik fotoelektryczny G enerator kwarcowy 500 kh z O scylator sam owzbudny przestrajany Oscylator sam owzbudny 10 M H z do urządzeń pom iarowych O scylator sam owzbudny 50 M H z do urządzeń pom iarowych Głowica U K F Głowica odbiornika te le w iz y jn e g o M ieszacz-oscylator K om binow any wzmacniacz częstotliwości pośredniej 460 kh z/10,7 M H z Telewizyjny wzmacniacz częstotliwości pośredniej 38 M H z U kład odchylania pionowego odbiornika telewizyjnego W zm acniacz małej częstotliwości 2\V do odbiornika sa m o ch o d o w eg o Zasilacz stabilizow any 12 V /0,4 A Zasilacz napięcia wzorcowego 1 A Elem enty półprzewodnikowe produkcji Fabryki Półprzew odników Tew a oraz ich odpowiedniki produkow ane przez firm y z a g ra n ic z n e

7 1. W YKAZ TYPÓW a M H H B B B H g R B M M B

8

9 I. W Y K A Z T Y P Ó W l. l. O G Ó LNY PODZIAŁ N A TYPY Tranzystory germanowe Tranzystory m.cz. T ranzystory dużej mocy Tranzystory w.cz. Tranzystory impulsowe TG 2, TG3A, T G 3F, TG 4, TG 5, TG 8, AC361, TG50, T G 51, TG52, TG 53, TG55 AD 365, AD366, TG70, TG71, TG72 AF426, AF427, AF428, AF429, AF430, AF514, AF515, AF516 ASY31, ASY33, ASY34, ASY35, ASY36, ASY37 Tranzystory krzemowe T ranzystory w.cz. T ranzystory m.cz. T ranzystory impulsowe T ranzystory dużej mocy BF504, BF505, BF506, BF510, BF511, BF519, BF520, BF521 BC527, BC528 BSY52 BUY52, BUY53, BUY54 Diody germanowe D iody uniwersalne D iody impulsowe Fotodiody D iody prostownicze Diody krzemowe D iody impulsowe W arikapy D iody prostownicze D iody stabilizacyjne (Zenera) Bloki prostownicze DG20, D G 21, D O G 31, D O G 52, D O G 53, D O G 55, D O G 56, D O G 58, D O G61, D O G 62 D G 51, D G 52, AAY37 FG 2, AP3, AP304, AP305 D ZG 1, D ZG 2, D Z G 3, D ZG 4, D ZG 5, D Z G 6, D Z G 7, D M G 1, D M G 2, D M G 3, D M G 4 BAY55 BA507, BA508 D K 60, D K 61, D K 62, D K 63, BA560, B A 56I, BA562, BA563, BA564, BA580, BA581, BA582, BA583, BA584, BA585 B Z 1 /C..., B Z 1/D... B Z 1 1 /C..., B Z 11/D... B Z 2 /C..., B Z 2/D... PK 220/06

10 W Y K A Z TY P Ó W 1.2. ALFABETYCZNY SPIS TYPÓW I ICH OKREŚLENIA Typ Określenie Kategoria klimatyczna* Strona ' AAY37 D ioda germ anow a ze złotym ostrzem, im pulsow a, przeznaczona do układów impulsowych AC361 AD365 AD366 2 x AD365 2 x AD366 AF426 AF427 AF428 AF429 AF430 AF514 AF515 AF516 AP3 AP304 AP305 Tranzystor germ anowy stopowy, przeznaczony do stopni wejściowych wzmacniaczy o niskim poziom ie szum ów w paśm ie akustycznym Tranzystory germ anowe stopowe, przeznaczone do wzmacniaczy średnich mocy, małej częstotliwości o różnych napięciach m aksym alnych Tranzystory dobierane param i do pracy w układach przeciwsobnych o mocy wyjściowej do 5 W Tranzystor germanowy w.cz. przeznaczony do wzmacniaczy p.cz. w odbiornikach A M /F M wzm acniacza w.cz. i mieszacza odbiorników z zakresem fal krótkich, średnich i długich Tranzystor germ anowy w.cz. przeznaczony do wzm acniacza p.cz. w odbiornikach A M i w m ieszaczu odbiorników z zakresem fal średnich i długich Tranzystor germ anowy w.cz. przeznaczony do wzm acniania małych sygnałów w.cz. Tranzystory germ anowe małej mocy, w.cz., k o n strukcji mesa, przeznaczone do układów wzm acniających i generacyjnych w.cz. T ranzystor germ anowy w.cz., konstrukcji mesa, przeznaczony do wzmacniaczy wstępnych, m iesza - czy i oscylatorów Fotodioda germ anowa przeznaczona do układów autom atyki i sygnalizacji «I 108 i ; * Kategorie klimatyczne. Oznaczenie stopni obostrzenia odporności klimatycznej wyrobów oraz warunki badań przyjęto zgodnie z PN-60/T-04550,.Elementy urządzeń elektronicznych. Metody badań odporności klimatycznej i mechanicznej. Pierwsza cyfra oznacza przydatność do pracy w obniżonej temperaturze wg kodu: Druga cyfra oznacza przydatność /.mb > -5 5 C 5 - t amh > 40 C do pracy w podwyższonej temperaturze wg kodu: 3 - tamb < 125 C 6 - t amb < 70 C 4 - tamb < I00 C 7 - t amb < 55 C 5 tamb < 85 C Trzecia cyfra oznacza przydatność do pracy w warunkach działania wilgoci (90 95%) i temperatury (-f40 C), w okresie czasu wg kodu: 6 do 4 dn 8 do 10 dn

11 W Y K A Z T Y P Ó W j 4 ASY34 ASY35 ASY36 ASY37 ASY31 ASY33 BA507 BA508 BA561 BA562 BA563 BA564 BA580 BA581 BA582 BA583 BA584 BA585 BAY55 BC527 BC528 BF504 BF505 BF506 BF510 BF5I1 B F5I9 BF520 BF521 BSY52 BUY52 BUY53 BUY54...., B Z 1/C BZ1 ID B Z li/c B Z U ID i B Z2/C! B Z 2/D Tranzystory germ anowe stopowe, średniej częstotliwości, mafej mocy, przeznaczone do pracy w układach impulsowych D iody pojem nościowe krzemowe, przeznaczone do autom atycznego strojenia D iody krzemowe dyfuzyjne, przeznaczone do pracy w układach prostowniczych o prądzie obciążenia do 0,5 A. D iody krzem owe dyfuzyjne, przeznaczone do pracy w' układach prostowniczych o prądzie obciążenia do 5 A 468 D ioda krzemowa epiplanarna, impulsowa, przeznaczona do szybkich układów impulsowych 436 T ran zysto r krzem ow y w.cz. średniej m ocy, pianarno-epitaksjalny, przeznaczenia uniw ersalnego, m.cz. Tranzystory krzemowe średniej mocy, w.cz., konstrukcji mesa, przeznaczenia uniwersalnego 448 T ranzystor krzem owy średniej mocy, w.cz., planarno-epitaksjalny, przeznaczenia uniwersalnego 436 T ranzystor krzemowy, planarno-epitaksjalny, b.w.cz., przeznaczony do pracy w układach o dużej szybkości przełączania Tranzystor krzem owy dużej mocy, średniej częstotliwości, konstrukcji mesa, przeznaczony do pracy w układach wyjściowych i przełączających dużej mocy Diody Zenera krzemowe, stopowe, malej mocy, przeznaczone do pracy w stabilizatorach napięcia w układach ograniczających napięcie Diody Zenera krzemowe, stopow e, małej mocy, w obudow ie szklanej, przeznaczone do pracy w stabilizatorach napięcia i układach ograniczających napięcie D iody Z enera krzemowe, stopowe, małej mocy, przeznaczone do pracy w stabilizatorach napięcia i r., l 235 i

12 W Y K A Z TY P Ó W DG20 DG21 D ioda germ anow a ostrzow a malej mocy, wysokonapięciowa (100 V) D ioda germ anow a ostrzow a malej m ocy, o m ałym rozrzucie charakterystyk przewodzenia, przeznaczona do m odulatorów kołowych DG51 D iody germanowe ostrzowe, przeznaczone do pracy DG52 w układach impulsowych 288 DK.60 D iody krzemowe stopowe, przeznaczone do pracy 329 DK61 w układach prostowniczych o prądzie obciążenia do D K 62 0,6 A 333 DK j DM G1 Diody germanowe stopowe małej mocy, przeznai 316 D M G 2 czone do pracy w układach prostowniczych o prą 317 DM G3 dzie obciążenia do 5 A D M G DOG31 D iody germanowe ostrzowe małej mocy, przezna 269 D O G 52 czenia uniwersalnego w zakresie częstotliwości do 271 DOG53 kilkudziesięciu M H z 273 DO G D O G 56 DOG58 D 0G 61 i DOG x DOG53 D iody germanowe dobrane param i przy częstotli x D O G 5 8 wości 10,7 M H z, przeznaczone do pracy w układach detekcyjnych i dyskrym inacyjnych x DOG62 D iody germanowe dobrane param i przy częstotliwości 8 M H z, przeznaczone do pracy w układach dyskrym inacyjnych DZG1 D iody germanowe stopow e, przeznaczone do pracy 302 D Z G 2 D ZG 3 w niskonapięciowych prostow nikach D Z G DZG 5 D iody germanowe stopowe, przeznaczone do pracy 310 D ZG 6 w układach prostowniczych D ZG FG 2 Fotodioda germ anowa, przeznaczona do pracy z napięciem polaryzującym w układach autom atyki i sygnalizacji PK 220/60 Blok prostowniczy składający się z 2 4 diod D K 60 63, przeznaczony do układów prostow niczych zasilanych z sieci 220 V

13 W Y K A Z TY P Ó W m s a s m l TG2 TG 3A T G 4 T G 5 T ranzystory germ anowe stopowe, przeznaczenia uniwersalnego w układach m.cz T G 3F T ranzystor germanowy stopowy, przeznaczony do stopni wejściowych wzmacniaczy m.cz TG 8 T ranzystor germ anowy stopowy, przeznaczony do pracy przy napięciach do 60 V TG 50 T ranzystor germ anowy stopowy, średniej mocy, przeznaczony do akustycznych wzm acniaczy średniej mocy x T G 5 0 Tranzystory dobierane param i do pracy w układach przeciwsobnych o m ocy wyjściowej do 0,5 W TG51 T ranzystor germ anowy stopowy, przeznaczony do pracy przy napięciach do 60 V TG52 TG53 T ranzystory germ anowe stopowe, średniej mocy, przeznaczone do układów autom atyki x T G 5 3 T ranzystory dobierane param i do pracy w układach przeciwsobnych o m ocy wyjściowej do 0,3 W TG55 T ranzystor germ anowy stopowy, średniej mocy, przeznaczony do wzmacniaczy m.cz. o zmniejszonej zależności h2le od prądu kolektora x T G 5 5 T ranzystory dobierane param i do pracy w układach przeciwsobnych o zmniejszonych zniekształceniach TG 70 TG71 T ranzystory germ anowe stopowe, przeznaczone do akustycznych wzmacniaczy m ocy, różniące się napięciem m aksymalnym x T G x T G 7 1 Tranzystory m ocy dobierane param i, przeznaczone do przeciwsobnych wzmacniaczy o m ocy wyjściowej do 15 W j 121 TG72 T ranzystor germ anowy stopow y, przeznaczony do pracy w przetw ornicach napięcia i 13

14 <y& i.-:;--:: ï æ S i f c i. ï i ;

15 2. WSTĘP

16

17 2. W STĘP 2.1. O Z N A C ZEN IA ELEMENTÓW PÓŁPRZEW ODNIKOWYCH System oznaczeń typów D la typów przeznaczonych do urządzeń powszechnego użytku oznaczenie składa się z 2 liter i 3 cyfr. D la typów przeznaczonych do urządzeń profesjonalnych oznaczenie składa się z 3 liter i 2 cyfr. Składniki części literowej: Pierwsza litera określa m ateriał podstawowy: A germ an, B krzem, R pozostałe m ateriały. D ruga litera określa podstawowe właściwości: A dioda, C tranzystor malej m ocy, małej częstotliwości (Rtb > 15 C/W), D tranzystor mocy, małej częstotliwości (R, < 15 C/W), F tranzystor małej m ocy, wielkiej częstotliwości (R, > 15 C/W), P fotoelem ent (np. fotodioda), S tranzystor impulsowy (/?,* > 15 C/W ), U tranzystor impulsowy m ocy (./?, < 15 C/W), Z dioda Z enera (stabilistor). T rzecia litera: Y elem enty przeznaczone do urządzeń profesjonalnych. Część cyfrow a określająca typ łub grupę typów jest liczbą porządkow ą. N iektóre w yroby m ają oznaczenie specjalne. Oznaczenie diod Zenera zawiera część literow ą oraz cyfrę oznaczającą: 1 m oc do 300 mw, 11 m oc do 300 m W, obudow a szklana, 2 m oc powyżej 300 m W, literę oznaczającą tolerancję napięcia stabilizacji, przy czym : C - ± 5%, D - ± 10%, s haków cyfrowych oznaczających napięcie stabilizacji w w oltach. L itera V znajdująca H $ zy cyfram i oznacza przecinek. 17

18 Przykład oznaczenia diody Zenera krzem owa dioda Zenera m oc powyżej 300 mw tolerancja ± 5 % napięcie stabilizacji 6,8 V B Z 2 C 6V8 J T l f I I W typach, które opracow ano przed 1965 r. stosow ane są nadal stare oznaczenia, gdzie: T tranzystor, G germanowy, 1 9, f T = (0,3 3) M H z, P < 100 mw, , f T > 0,2 M H z, Pmax = (0,1 1) W, , f r > 0,1 M H z, = (3 10) W Zasady oznaczeń literow ych p aram e tró w Oznaczenie literowe składa się ze znaku głównego oraz, jeżeli zachodzi potrzeba, z jednego lub kilku wskaźników (indeksów). Chwilowe w artości prądu, napięcia i mocy, k tóre zm ieniają się w czasie, przedstaw ia się za pom ocą odpowiedniej malej litery, n p.: /, u, p. M aksym alne, średnie i skuteczne wartości, stale w czasie, przedstaw ia się za pom ocą odpow iedniej dużej litery, np.: /, U, P. W ykaz głównych wskaźników E, e emiter, B, b baza, C, c kolektor, F, f kierunek przew odzenia (w diodzie), R, r kierunek wsteczny (w diodzie), M,m w artość szczytowa, Śr, śr w artość średnia. Zastosowanie wskaźników W artości prądu stałego i wartości chwilowe oznacza się za pom ocą w skaźników z odpow iednich dużych liter, nfp.: I c, ic, U e b, Ue b, P c, P c - W artości składowej zmiennej oznacza się za pom ocą w skaźników z odpow iednich m ałych liter, n p../ c, fc* Uebt Hcbt ^ c jp e Z astosow anie praktyczne tych zasad w odniesieniu do prądu kolektora przedstaw iono na rys. 1. Oznaczenia te obow iązują w odniesieniu do innych prądów, napięć i mocy. I c w artość prądu stałego, J CM wartość szczytowa,

19 I c w artość skuteczna, Id, średnia w artość składowej zmiennej, Ic skuteczna w artość składowej zmiennej, hm szczytowa w artość składowej zmiennej, ic w artość chwilowa, ic w artość chwilowa składowej zmiennej. R ys. 1. Praktyczne zastosow anie oznaczeń literowych Kolejność wskaźników Prądy. Stosuje się co najm niej jeden wskaźnik. D o d atn im w artościom liczbowym prądu odpow iadają prądy, które wpływają do elem entu przez elektrodę oznaczoną pierwszym wskaźnikiem. Napięcia. Stosuje się dw a wskaźniki, k tóre oznaczają elektrody, m iędzy którym i określa się napięcie. D odatnim w artościom liczbowym odpow iadają dodatnie potencjały p u n k tu oznaczonego pierwszym wskaźnikiem względem p u nktu oznaczonego drugim wskaźnikiem. Oznaczenia literowe dla oporności, param etrów czwórnikowych itp. D la w artości określanych przy m ałych sygnałach stosuje się indeksy z m ałych liter, n p.: rbb, li,,b> / lir, C lz f D la wartości określanych przy dużych sygnałach lub przy prądzie stałym stosuje się indeksy z dużych liter, n p.: rb, h ltb, h2i E, c12e O znaczenia lite ro w e p aram etrów C c CE Cr C u, C m C l2c pojem ność złącza kolektora, pojem ność złącza em itera, pojem ność diody, pojem ność wejściowa (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzystora w układzie O E składow a y u e), pojem ność wejściowa (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzystora w układzie OB składow a y,,,), pojem ność zw rotna (przy zwartym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie O E składow a y l2e),

20 C 22e pojem ność wyjściowa (przy zwartym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie OE składow a ^ 22c), C22t, pojem ność wyjściowa (przy rozw artym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie OB składow a I1221,), E natężenie oświetlenia, / częstotliwość, f r częstotliwość pom iarow a, f T częstotliwość przenoszenia (współczynnika wzm ocnienia prądowego), F współczynnik szum ów, g konduktancja param etru y, g iic konduktancja wejściowa (składowa h, 2C g i 2e konduktancja zw rotna (składowa y i 2C), g 22c konduktancja wyjściowa (składow a y i 2C), Gpb współczynnik wzm ocnienia mocy w układzie OB, h param etr macierzy [h], h n e rezystancja wejściowa (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzystora w układzie OE), współczynnik sprzężenia zwrotnego (przy otw artym obwodzie wejściowym tranzysto ra w układzie OE), h 2 ic współczynnik wzm ocnienia prądow ego (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzysto ra w układzie OE), Ii22e adm itancja wyjściowa (przy otw artym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie OE), h 2 ie statyczny współczynnik wzm ocnienia prądow ego (w układzie OE), i prąd, w artość chwilowa, I bm w artość szczytowa, chwilowa prądu bazy, / cm w artość szczytowa, chwilowa prądu kolektora, I Em w artość szczytowa, chwilowa prądu em itera, I fm w artość szczytowa, chwilowa prądu przewodzenia diody, h s w artość szczytowa pojedynczego impulsu prądu, i, prąd wejściowy (składowa zmienna), i2 prąd wyjściowy (składow a zmienna), l a p rąd bazy, I c p rąd kolektora, I cbo wsteczny p rąd kolektor-baza (JE = 0), iceo szczątkowy prąd kołektor-em iter (IB = 0), I ces szczątkowy zwarciowy prąd w obwodzie kolektor-em iter (R BE = 0), I cer szczątkowy p rąd w obwodzie kolektor-em iter przy zewnętrznym rezystorze między bazą i emiterem, I D p rąd ciemny (fotodiody), I e prąd em itera, I ebo prąd wsteczny em iter-baza ( / c = 0), 20 I F p rą d przewodzenia (diody),

21 Jo p rą d w y p ro sto w an y, Ir I r I ri ip I,_ fo to p rąd (fotodiody), p rąd w steczny (diody) chw ilow a w artość p rą d u w stecznego przy pracy im pulsow ej diody, p rąd stabilizacji (Z enera), P c m o c stra t (k o le k to ra ), Q d o b ro ć (w arik a p u ), r >'bb, >'bb' C c rezystancja (opo rn ość), rezystancja bazy (przy w.cz.), sta ła czaso w a sp rzężen ia z w ro tn eg o (przy w.cz.), rz rezystancja dynam iczna (diody Z enera ), Rur. rezystancja zew nętrzna m iędzy b azą i em iterem, R a rezystancja g en erato ra, R rezy stan c ja o b ciążen ia, Rs Ra,j-a rezystan cja szeregow a (w arik ap u ), ' o p o rn o ść term iczn a zlącze-otoczenie, Rthj-c.o p o rn o ś ć te rm ic z n a zlącze-o b u d o w a, R.c rezystancja w ejściow a, R, rezy stan c ja w yjściow a, t czas, tem p eratu ra, ta mb tj tem p eratu ra otoczenia, tem p eratu ra obudow y, tem p eratu ra złącza, ta czas opó źn ienia (czoła im pulsu ), tf czas o p a d a n ia (ty łu im p u lsu ), t ;s ton czas w yłączenia, czas w łączenia, t, czas p rzeciągania (tyłu im pulsu ), ts o tr trr tem p eratu ra przechow yw ania, czas n arastan ia (czoła im pulsu), czas u stalan ia p rąd u w stecznego (diody), T K U z w spółczynnik term iczny napięcia Z en era, T - o k res, u sk ład o w a zm ienna napięcia, iti napięcie wejściow e, U U be napięcie w yjściow e, sk ład ow a stała n apięcia, napięcie baza-em iter, U (Br )cbo napięcie przebicia k o lek to ra -b aza (7f; = 0), U<b r )ceo napięcie przebicia k o lek to r-em iter ( / B = 0), U (b r, ces napięcie p rzeb icia k o le k to r-e m ite r ( R BE = 0), U (b r )cer n ap ięcie p rz e b ic ia k o le k to r-e m ite r (R,n: > 0), U(br>cev napięcie przebicia k o lek to r-em iter (U BE > 0 d la p -n -p, U BE < 0 d la n -p -n ) 21

22 0 (BR)EBO napięcie przebicia em iter-baza ( / c = 0), U be sor napięcie nasycenia baza-cmiter, U CB napięcie kolektor-baza, UcBO napięcie kolektor-baza (IE = 0), U CE napięcie kolektor-em iter, UCEO napięcie kolektor-em iter (/ = 0), U CE SOI napięcie nasycenia kolektor-em iter, UEb napięcie em iter-baza, UF napięcie przewodzenia (diody), UFtmp chwilowa w artość napięcia przewodzenia przy pracy impulsowej diody, Uo napięcie.wyprostowane, UR napięcie wsteczne (diody), U RM w artość szczytowa, chwilowa napięcia wstecznego diody, u z napięcie stabilizacji (Zenera), nom inalne napięcie stabilizacji, A U z tolerancja napięcia stabilizacji, y param etr macierzy [y], } 'l le adm itancja wejściowa (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzystora w układzie OE), _> l2c adm itancja zw rotna (przy zwartym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie OE), } 2 le adm itancja przejściow a (przy zwartym obwodzie wyjściowym tranzystora w układzie OE), f* y21e nachylenie (przejściowej charakterystyki napięciowo-prądowej tranzystora w układzie ÓE), ) i2e adm itancja wyjściowa (przy zwartym obwodzie wejściowym tranzystora w układzie OE), V sprawność detekcji, f i 2c faza adm itancji zwrotnej > i 2e, 9^2 le faza adm itancji przejściowej y i u. Ti czas trw ania impulsu W ybrane symbole graficzne diod i tran zysto ró w (wg PN-67/E-0I206) Nazwa D ioda półprzew odnikow a. Prostow nik półprzewodnikowy składający się z jednej lub wielu szeregowo, równolegle lub mieszanie połączonych diod Fotodioda Symbol (Rys. 2) e- 'ÎS>-

23 Nazwa Symbol (Rys. 2) D ioda Zenera " 0 - D ioda pojem nościowa (warikap) & Tranzystor typu p-n-p & T ranzystor typu n-p-n t y T ranzystor typu n-p-n- z kolektorem połączonym z obudow ą I 2.2. D IO D Y N apięciow o-prądow e charakterystyki diod N apięciow o-prądow e charakterystyki diod przedstaw iają graficznie zależność prądu płynącego przez diodę, od przyłożonego napięcia. N a rys. 3 przedstaw iona jest tak a charakterystyka. Część O F odpow iada włączeniu diody w kierunku przewodzenia. Część O R odpow iada włączeniu diody w kierunku wstecznym. W artość prądu płynącego przez diodę zależy eksponencjalnie od przyłożonego napięcia zgodnie ze wzorem : gdzie: I p rą d płynący przez diodę, I r prąd nasycenia (wsteczny) diody, <7 1 /. ~ j ~ Y i w te m p e ra tu rz e p o k o jo w ej = 25 m V, U napięcie przyłożone do diody, rb rezystancja bazy (złącza).

24 W artość napięcia przewodzenia, przy której zaczyna się wyraźny w zrost prądu przewodzenia, zależy od m ateriału i konstrukcji diody. D iody krzem owe charakteryzują się większym spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia niż diody germanowe. R ys. 3. Prądow o-napięciow a tyka diody charakterys- Przy zwiększaniu tem peratury w artość p rądu przew odzenia wzrasta. Jeżeli przez diodę przepływa p rąd przewodzenia I F o stałej w artości to przy wzroście tem peratury spadek napięcia na diodzie m aleje w przybliżeniu o 2 mv n a każdy 1 deg. Różniczkow a rezystancja diody w kierunku przewodzenia silnie zależy od wartości przepływającego prądu i zmniejsza się ze zwiększeniem wartości prądu. Z w ystarczającą w praktyce dokładnością m ożna stwierdzić, że dla diod wszystkich typów, niezależnie od mocy i wym iarów obudów, rezystancja różniczkow a rf, przy tem peraturze C jest rów na: = / f [ma] Rys. 4. C harakterystyka wsteczna diody D K 60 w funkcji tem peratury W artość prądu wstecznego słabo zależy od przyłożonego napięcia, natom iast silnie zależy od tem peratury i przy wzroście tem peratury o 10 deg w zrasta około 2-krotnie w diodach germ anowych i 2,5-krotnie w diodach krzemowych.

25 Różniczkow a rezystancja diody przy wstecznych napięciach jest bardzo duża: od kilkudziesięciu kiloom ów dla diod germ anowych, do setek i więcej m egaom ów dla diod krzemowych. Napięcie przebicia, a więc i najw iększa dopuszczalna am plituda napięcia wstecznego, zależą od tem peratury złącza. D la większości diod germ anowych ze w zrostem tem peratury napięcie przebicia maleje, dla diod krzemowych zaś rośnie (rys. 4). D la niektórych typów diod (D Z G, D M G ) są przedstaw ione dynam iczne charakterystyki napięciow o-prądow e zdjęte z uwzględnieniem podgrzew ania diod w w arunkach nom inalnego obciążenia. W katalogu podane są średnic napięciowo-prądowe charakterystyki diod. C harakterystyki wykorzystywać m ożna przy projektow aniu układów elektronicznych, przy czym uwzględnić należy także rozrzut param etrów diod i wpływ czynników zewnętrznych (np. tem peratury). W szystkie charakterystyki należą do grupy p aram etrów inform acyjnych i ew entualna niezgodność z nimi nie m oże być podstaw ą do zgłoszenia reklam acji wyrobów, jeżeli pozostałe param etry są zgodne z W arunkam i Technicznymi W artości graniczne W artości graniczne określają największe lub najm niejsze dopuszczalne w artości param etrów, w zakresie których wytwórca zapewnia pracę diody z określoną niezawodnością. W artości graniczne nie pow inny być w żadnym przypadku przekroczone. Jest to obowiązujące pojedynczo dla każdego param etru podanego w ustępie W artości graniczne. N ie dopuszcza się pracy przy w artościach granicznych kilku param etrów jednocześnie (np. JF, UF, tj). Przy podaw aniu n a diodę przebiegów sinusoidalnych obow iązują największe w artości chwilowe ( /, URsi) z ograniczeniam i częstotliwościowymi (zwykle /S5= 50 Hz). Przy podaniu na diodę przebiegów o dowolnym kształcie obowiązuje nieprzekroczcnie tak w artości średnich, jak i szczytowych. D o najważniejszych wartości granicznych param etrów należą: 1) największa stała lub średnia wartość prądu przewodzenia I F, 2) największa szczytowa w artość prądu przewodzenia I fm, 3) największa stała lub średnia w artość napięcia wstecznego UR, 4) największa szczytowa wartość napięcia wstecznego URs,, 5) największa w artość tem peratury otoczenia tamb, 6) największa w artość tem peratury złącza tj, 7) największa i najm niejsza w artość tem peratury przechowywania (m agazynowania) Diody prostownicze D iody prostownicze są przeznaczone głównie do stosow ania w układach prostow niczych, p racujących w zakresie niskich częstotliwości. A ktualnie w produkcji jest kilka grup diod prostow niczych: D Z G 1 D Z G 7, D M G 1 D M G 4 i D K 60 D K 63. Poszczególne typy diod w grupach otrzym uje się przez selekcję według w artości napięcia przebicia.

26 D la diod germanowych mierzy się następujące param etry dynam iczne: średnią wartość napięcia przewodzenia UF przy przepływie jednopolów kow cgo prądu sinusoidalnego, średnią w artość prądu wstecznego I K przy przyłożonym jednopołów kow ym napięciu sinusoidalnym. W artości te są zbliżone do w artości w rzeczywistym układzie prostow nika, lecz są mniejsze od wartości m ierzonych prądem stałym (orientacyjnie 2-krotnie). C harakterystyki i param etry diod germ anowych są podaw ane w w artościach średnich. Param etry diod krzem owych są m ierzone przy prądach lub napięciach stałych (rys. 5). N ależy zwrócić uwagę, że przy zastosow aniu filtru z wejściem pojem nościowym, chwilowe szczytowe wartości prądu przew odzenia m ogą znacznie (ok. 10-krotnie) przewyższać nom inalne w artości, zaś w stanach nieustalonych bardzo znacznie (ok. 100-krotnie). D la ograniczenia w artości prądów udarow ych (jednorazow ych) należy stosow ać szeregowo z diodą opornik ograniczający. Rys. 5. C harakterystyka diody z przedstawieniem zasadniczych param etrów U kłady z elem entam i reaktancyjnym i należy projektow ać tak, aby zarów no w w arunkach ustalonych, jak i nieustalonych m aksym alne chwilowe wartości prądów i napięć nie przekraczały danych katalogow ych dla danego typu diody. D iody krzem owe są bardzo wrażliwe na przepięcia w kierunku wstecznym. Praktycznie nawet jednorazow e przepięcie przekraczające w artość napięcia przebicia m oże być niszczące dla diody. Przy równoległym łączeniu diod należy stosow ać środki dla w yrów nania rozpływ u prądów. Praktycznie realizuje się to dla diod germ anowych przez dobór charakterystyk przew idzenia, zaś dla diod krzemowych przez dodanie oporników połączonych szeregowo z każdą diodą. Przy szeregowym łączeniu diod należy zastosow ać środki dla w yrów nania napięć wstecznych. W tym celu zaleca się równoległe przyłączanie oporników do każdej diody. Jest to szczególnie w'ażne dla diod germanowych. W układach, gdzie przewiduje się m ożliwość w ystępowania gwałtow nych zm ian napięcia (lub pracę impulsową), zaleca się także wyrów nanie napięć w w arunkach dynam icznych. W tym celu oprócz opornika wyrównawczego należy do każdej diody przyłączyć równolegle kondensator.

27 Diody uniwersalne D iody uniwersalne (rys. 6) malej m ocy są przeznaczone do prostow ania prądów rzędu kilkudziesięciu m iliam perów przy napięciach kilkudziesięciu woltów (do 100 V). D iody m ogą być wykorzystywane do prostow ania napięć w szerokim zakresie częstotliwości (do kilkudziesięciu M H z), modulacji, detekcji i innych nieliniowych przekształceń sygnałów elektrycznych. PCytka germanu Ostrze wolframowe nr R ys. 6. Szkic budowy diody w obudow ie szklanej W zależności od przeznaczenia rozróżnia się następujące grupy diod: diody uniw ersalne ogólnego przeznaczenia D O G 51, D O G 53, D O G 55, D O G 56, D O G 62, diody uniwersalne o wysokim napięciu wstecznym D G 20, D O G 58, diody do detektorów stosunkow ych, dobierane param i 2 x D O G 53, 2 X D O G58, 2 D O G 61, diody do m odulatorów kołowych DG 21, diody wielkiej częstotliwości D O G 31, D O G61. W łasności diod uniwersalnych charakteryzują następujące param etry: UF spadek napięcia na diodzie przy przepływie przez nią stałego prądu przewodzenia, I R prąd stały przepływający przez diodę przy napięciu wstecznym UR, Cd pojem ność diody między wyprow adzeniam i przy określonym napięciu polaryzacji. D iody do detektorów stosunkow ych są dobierane w pary, przy czym dobiera się diody o prawie identycznej spraw ności detekcji i] (2 x D O G 6 1 ) lub charakterystyk dynam icznych z uwzględnieniem charakterystyki przewodzenia, charakterystyki wstecznej i pojem ności dynamicznej przy częstotliwości f 10,7 M H z (2 x D O G 5 3, 2 x D O G 5 8 ). D iody do m odulatorów kołowych (D G 21) m ają m ały rozrzut charakterystyki przew odzenia I,? (10 ± 2,5 ) m A przy UF I V, oraz określone średnie współczynniki tem peraturow e dla kierunku przewodzenia i wstecznego. D iody wielkiej częstotliwości (DO G31 i D O G 61) m ają gw arantow ane w artości spraw ności detekcji t] przy częstotliwości / = 35 M H z D iody impulsowe D iody im pulsow e są przeznaczone do stosow ania jak o elem enty kluczujące w układach, przy m ałych czasach trw ania im pulsów i procesów przejściowych (m ikrosekundy i nanosekundy). D o grupy tej należą diody D G 51, D G 52, AAY37 i BAY55.

28 Przy pracach z krótkim i impulsam i należy uwzględniać bezwładność procesów włączenia i wyłączenia diod. Zjaw iska te są związane z grom adzeniem nośników mniejszościowych w bazie, procesem związanym w sposób nierozerwalny z m echanizm em działania złącza p-n. L K J - : x Osc. IZt b) e) U. >rr. 1 \[U r ^ S ' t R y s. 7. Określenie czasów przełączeń diod a, d układy pomiarowe, b, c przebiegi napięć i prądów generatora, c, / napięcie na wyjściu Charakterystycznym i param etram i diod impulsowych są: Czas ustalania prądu wstecznego (trr) jest to okres czasu od m om entu przechodzenia prądu przez zero przy przełączaniu diody z p rądu przew odzenia n a im puls wstecznego napięcia do m om entu, gdy prąd wsteczny diody zmniejszy się do określonej wartości. Czas ustalania napięcia przew odzenia (tjr) jest to okres czasu m iędzy początkiem im pulsu prądu przewodzenia i m om entem, kiedy spadek napięcia na diodzie osiąga 1,2 ustalonej w artości po osiągnięciu wartości szczytowej. Zasadniczy układ pom iarow y (rys. 1) składa się z generatora im pulsowego, diody badanej Dx> oporności obciążenia R 0 i wskaźnika, którym zazwyczaj jest oscylograf. Ze względu n a w ym agania produkcyjne i potrzeby użytkow ników m ierzy się i podaje zwykle następujące param etry: prąd wsteczny impulsowy I Rimr po określonym czasie (0,5 i 3,5 jus), napięcie przewodzenia impulsowe U n mp po określonym czasie (0,5 /<s). Czas ustalania p rądu wstecznego (t ) jest dłuższy niż czas ustalania napięcia przew odzenia (tfr) i dlatego zwykle dla diod impulsowych podaje się tylko param etry związane z ustalaniem się prądu wstecznego (/ ).

29 Diody Z en era (stabilistory) D iody Zenera są to specjalnie w ykonane diody krzem owe, w których wykorzystuje się zakrzywienie charakterystyki napięciowo-prądowej w kierunku wstecznym w obszarze przebicia (rys. 8). C harakterystyka stabilistora z przedstawieniem zasadniczych param etrów W obszarze tym napięcie graniczne, przy którym następuje gwałtow ne zakrzywienie charakterystyki wstecznej, zwane napięciem Zenera (lub napięciem stabilizacji) m ało zależy od prąd u przepływ ającego przez diodę. Przebieg charakterystyki przew odzenia jest analogiczny ja k dla zwykłej diody krzemowej. N a rys. 8 przedstaw iono także podstaw ow e param etry diod Zenera Uz [y] Rys. 9. Zależność T K U Z od napięcia stabilizacji R óżne typy diod Z enera otrzym uje się stosując krzem o różnej rezystywności. D iody Zenera selekcjonuje się według w artości napięcia Z enera z określoną tolerancją. D o grupy tej należą diody BZ1 /... B Z U /... i B Z2/... Z e względu n a trudności w ykonania diod Z enera o napięciach poniżej 3 V, do stabilizacji tak niskich napięć wykorzystuje się charakterystyki przewodzenia diod krzemowych (ok. 0,7 V).

30 Napięcie Zenera praktycznie zależy tylko od tem peratury. Zm ianę napięcia Zenera od tem peratury charakteryzuje współczynnik tem peraturow y napięcia Z enera T K U Z w yrażony w 1 /deg (rys. 9). Poniew aż napięcie przew odzenia diod m aleje z tem peraturą (2.2.1.), m ożna zatem kom pensow ać wpływ tem peratury łącząc szeregowo z diodą Zenera o dodatnim T K U Z jedną lub kilka diod krzem owych w kierunku przewodzenia. N ajlepsze wyniki uzyskuje się łącząc BZ2/C7V5 i 2 szt. BZ2/D 1 łub 2 szt. D K 63 (T K U Z poniżej /deg). ) M inim alną oporność dynam iczną m ają diody Z enera o napięciu 8,2 V. Szumy diod Z enera są na poziom ic 0,1 10 mv, przy czym m aleją ze zmniejszeniem napięcia Z enera i wzrostem prądu i częstotliwości. Poziom ich m ożna obniżyć kilkakrotnie, łącząc równolegle do diody kondensator o pojem ności ok. 0,1 /<F Fotodiody Fotodiody są to elem enty półprzewodnikowe, w których wykorzystuje się zależność prądu wstecznego od natężenia oświetlenia. Fotodiody germ anowe F G 2 i AP3 m ają obudow ę szklaną i różnią się konstrukcją: fotodioda FG 2 jest w ykonana w układzie osiowym z soczewką zwiększającą czułość, fotodioda AP3 jest w ykonana w układzie bocznym, bez soczewki. Rys. 10. C harakterystyka widm owa fotodiody germanowej a pasmo widzialne Podczas eksploatacji należy zwracać uwagę, aby nie przekroczyć dopuszczalnej w artości natężenie oświetlenia podanej w danych katalogowych, gdyż w przeciwnym razie m oże nastąpić uszkodzenie fotodiody. N ależy zaznaczyć, że w nasłonecznionym m iejscu natężenie ośw ietlenia znacznie przewyższa dane katalogow e. Fotodiody germ anowe są znacznie czulsze na prom ieniow anie w paśm ie podczerwieni (rys. 10) niż na prom ieniow anie w paśm ie widzialnym. F otodiody germ anow e m ają m ałą bezwładność i m ogą być m odulow ane strum ieniem św iatła o częstotliwości do kilkudziesięciu kh z.

31 W arikap y (diody pojemnościowe) W arikapy są to specjalnie w ykonane diody, w których wykorzystuje się zm iany pojem ności w zależności od zmiany napięcia wstecznego. W arikapy stosuje się w układach autom atycznego strojenia w odbiornikach radiow ych i telewizyjnych, w układach m odulacyjnych, w autom atyce itp. Podstawowymi param etram i w arikapów są: C R pojem ność przy określonym napięciu polaryzacji, k c = Q stosunek pojem ności przy dwóch wartościach napięć polaryzacji, 2 ~ ~yr-= dobroć stosunek reaktancji diody do całkowitej rezystancji strat diody przy określa 'Ks lonej częstotliwości. Pojem ność w arikapu zależy od przyłożonego napięcia wstecznego i jest w przybliżeniu proporcjonalna do ~r. Y UR D użą dobroć diod osiąga się drogą zmniejszenia oporności szeregowej diody i zmniejszenia upływności. W artość napięcia polaryzacji jest m aksymalnie ograniczona dopuszczalnym napięciem wstecznym Ur TRANZYSTORY U kład y połączeń tranzystorów W praktyce najczęściej stosuje się trzy sposoby łączenia tranzystora z generatorem i obciążeniem : układ o wspólnej bazie OB, układ o wspólnym em iterze O E i układ o wspólnym kolektorze O C (rys. 11). Poszczególne układy połączenia tranzystora różnią się między sobą znacznie pod wieloma względami. Najważniejsze ich cechy zostały podane w poniższej tablicy. Ubc I PS? \Uc[ \u S ji/fs \ubc Ute OE OB Rys. 11. U kłady połączenia tranzystora OC

32 Układ OB Układ OE Układ OC R e N ajm niejsza ze wszystkich układów. W ynosi od kilkudziesięciu do kilkuset om ów. R ezystancja obciążenia R 0 wpływa nieznacznie na w artość R wc. W iększa niż w układzie OB, ale m niejsza niż w u- kładzie OC. W ynosi od kilkuset do kilkudziesięciu tysięcy om ów. M aleje przy wzroście R0. N ajw iększa ze wszystkich układów. W ynosi od kilkuset om ów do kilku m ega-omów. R ośnie ze wzrostem R o. R Wy N ajw iększa ze wszystkich układów.w ynosi od kilkudziesięciu kiloom ów do kilku m egaom ów. R ośnie ze wzrostem R,. W iększa niż w układzie OC, ale m niejsza niż w u- kładzie OB. W ynosi od kilkudziesięciu do kilkuset kiloom ów. M aleje ze wzrostem R. Najm niejsza ze wszystkich układów. W ynosi od kilkudziesięciu om ów do kilkudziesięciu kiloom ów. Rośnie ze wzrostem R. Gu W ynosi w przybliżeniu ja k dla O E kilkadziesiąt decybeli. R ośnie ze w zrostem R. N ie m a odwrócenia fazy. W ynosi kilkadziesiąt decybeli, podobnie jak w układzie OB. R ośnie ze w zrostem R a. Z achodzi odw rócenie fazy. Jest mniejszy od jed ności (0 db). N ie m a odw rócenia fazy. W spółczynnik wzm ocnienia p rądowego N ajm niejszy ze wszystkich układów. Jest mniejszy od jedności. P odobnie jak w układzie OC, wynosi kilkadziesiąt decybeli. M aleje ze wzrostem R. Podobnie jak w układzie O E, wynosi kilkadziesiąt decybeli. M a leje ze w zrostem R. W spółczynnik wzm ocnienia mocy M niejszy niż w układzie O E, a większy niż w u kładzie OC. W ynosi kilkadziesiąt decybeli. Największy ze wszystkich układów, najłatwiejsze dopasow ania ze względu na najm niejsze różnice m iędzy R e i R wv. W ynosi kilkadziesiąt decybeli. Najm niejszy ze wszystkich układów. W ynosi kilkanaście decybeli. Najczęstsze zastosow anie praktyczne m ają układy tranzystorow e o wspólnym em iterze. Układy te w yróżniają się największym wzm ocnieniem m ocy (zależnie od stopnia dopasow ania) o raz m ają najbardziej zbliżone w artości rezystancji wejściowej i wyjściowej. U kłady o wspólnym kolektorze m ają właściwości podobne do w tórników katodow ych N apięciow o-prądow e charakterystyki tran zysto ró w T ranzystor m oże pracow ać w trzech układach włączenia, w trzech obszarach (odcięcia, liniowym i nasycenia) dla każdego z układów. O prócz tego tranzystor m oże być zastosow any w połączeniu norm alnym i odwróconym. R ozróżnia się charakterystyki wejściowe, przejściowe, wyjściowe przy

33 różnych param etrach elektrycznych i cieplnych. D la pełnej charakterystyki tranzystora należałoby podaw ać kilkadziesiąt charakterystyk. Jest to niemożliwe i niekonieczne. Największe rozpowszechnienie uzyskały charakterystyki tranzystora w układzie ze wspólnym em iterem, znacznie mniejsze ze w spólną bazą, a najm niejsze ze wspólnym kolektorem. Zwykle podaje się charakterystyki: wejściową, przejściową i wyjściową dla układu o wspólnym emiterze. Uqq>0 Ucb "0 i R ys. 12. C harakterystyki wejściowa i wyjściowa tranzystora w układzie OB i ich zależność od tem peratury Charakterystyki wejściowe dają zależność prądu bazy od napięcia m iędzy bazą i emiterem, przy określonym napięciu kolektora. Charakterystyki przejściowe dają zależność prądu kolektora od prądu bazy, przy napięciu między kolektorem i emiterem jak o param etr. Charakterystyki wyjściowe dają zależność prądu kolektora od napięcia m iędzy kolektorem i emiterem przy prądzie bazy (niekiedy napięcia m iędzy bazą i emiterem ) jak o param etr. % R ys. 13. Zależność charakterystyk wyjściowych tranzystora o dużym lin c od tem peratury C harakterystyki wejściowe m ają charakter podobny do charakterystyk diod w kierunku przewodzenia (prąd silnie, eksponencjalnie w zrasta ze wzrostem napięcia). Przy podwyższaniu i obniżaniu tem peratury otoczenia tranzystora charakterystyki wejściowe przesuw ają się odpow iednio w stronę mniejszych i większych napięć. Napięcie to zmniejsza się ok. 2 mv przy zwiększeniu tem-

34 peratury o każdy 1 deg. W yjściowe charakterystyki tranzystora w układzie ze w spólną bazą (rys. 12) słabo zależą od napięcia między kolektorem a bazą i od tem peratury. N ależy zwrócić uwagę, żc znaczny prąd kolektora płynie także przy UCn 0 Przy większych napięciach między kolektorem i bazą zachodzi przebicie złącza kolektorowego. C harakterystyki wyjściowe tranzystora ze wspólnym em iterem znacznie zależą od tem peratury (rys. 13). W ielkość zm iany jest zależna od w artości prądu, w spółczynnika wzm ocnienia prądow ego, technologii itp. N apięciow o-prądow e statyczne charakterystyki tranzystorów m ożna zdjąć prądem stałym punkt po punkcie lub za pom ocą specjalnych charakterografów. O statni sposób pozw ala zmniejszyć nagrzewanie się tranzystorów co jest szczególnie istotne w pobliżu mocy maksymalnej. Ię U(BR)CE0 CER CBS CEY R ys. 14. Zależność charakterystyk tranzysto ra od zewnętrznych w arunków między bazą i em iterem N apięciow o-prądow e charakterystyki tranzystorów wykorzystuje się do obliczeń obwodów polaryzacji i stabilizacji cieplnej, obliczeń stanów ustalonych układów impulsowych oraz do przybliżonych obliczeń wzmacniaczy akustycznych. C harakterystyki wyjściowe tranzystora w układzie O E, w zakresie m ałych prądów, są zależne także od zewnętrznych elem entów przyłączanych do w yprow adzeń tranzystora (rys. 14). Z powyższego względu zróżnicow ano param etry tranzystora i tak, trzecia litera w indeksie oznaczenia literowego param etru określa: O rozwarcie nieokreślonej w indeksie elektrody, S zwarcie między bazą i emiterem, R rezystancję między bazą i emiterem, V polaryzację zatykającą między bazą i emiterem. Jak wynika z rys. 14 prądy szczątkowe wynoszą I CEo > cer > I ces > I cbo, zaś napięcia przebicia U(BR)CBO> U(BR)CEV> U(BR)CES> U(BR)CER> U (BR)CEO Prądy wsteczne w tranzystorach silnie zależą od tem peratury, podobnie ja k w diodach.

35 Zależność liczbowa prądów wstecznych od wartości rezystancji i napięcia polaryzującego bazę jest przedstaw iona n a rys. 15. Szczególną uwagę należy zwrócić na napięcia przebicia, gdyż w zależności od wartości zewnętrznej rezystancji m ogą one zmniejszyć się nawet 3-krotnie. R ys. 15. W zględna zależność prądów wstecznych od rezystancji i napięcia m iędzy bazą i emiterem P aram etry małosygnałowe Param etry m ałosygnałowe (m ierzone m ałym sygnałem ) charakteryzują pracę tranzystorów w układach liniowych. Sygnał uw aża się za mały, jeśli przy 2-krotnej zm ianie wartości am plitudy sygnału wartość m ierzonego param etru pozostaje niezm ienna w granicach uchybu pom iarów (zwykle ok. 10 mv). N apięcia i prądy zm ienne na elektrodach tranzystora przy pom iarze tych param etrów powinny być m ałe w porów naniu ze stałym i prądam i i napięciam i określającym i p u n k t pracy tra n zystora. Poniew aż tranzystory m ają nieliniowe charakterystyki, w artości param etrów m ałosygnałowych silnie zależą od wyboru punktu pracy. W łaściwości tranzystora przy małej częstotliwości charakteryzuje się zasadniczo za pom ocą param etrów li. R ów nania opisujące czwórnik za pom ocą param etrów mieszanych h m ają postać (rys. 16): h ll ' *1+^12 ' «2, 2 = h u ('1+ /122 ' «2, gdzie: u i, i\ i uz, i2 napięcia i prądy odpowiednio na wejściu i wyjściu.

36 o- o Tranzystor jako czwórnik o- -o R ys. 16. T ranzystor jak o czwórnik W artości liczbowe param etrów mieszanych /jn, /i12, h21, h22 są określane na podstawie następujących wzorów: N a rys. 17 przedstaw iono układ zastępczy tranzystora wykorzystujący param etry li. W zależności o d układu włączenia tranzystora do cyfrowych wskaźników dodaje się w skaźnik literowy, np.: I n b współczynnik wzm ocnienia prądow ego w układzie ze wspólną bazą (OB), h 2\e współczynnik wzm ocnienia prądow ego w układzie ze w spólnym emiterem (OE), h2ic współczynnik wzm ocnienia prądow ego w układzie ze wspólnym kolektorem (OC). Przy wielkiej częstotliwości właściwości tranzystora charakteryzuje się zasadniczo za pom ocą param etrów y. R ów nania dla układu zastępczego tranzystora w postaci czw órnika w yrażone są za pom ocą param etrów adm itancyjnych y są następujące: h y u ' " i+ > i2 n 2, 2 = ^21 H i + ł ^ «2. W artości liczbowe param etrów adm itancyjnych y u, y i 2, y 2 i, )>22 są określane n a podstawie następujących wzorów: O -O R ys. 17. U kład zastępczy tranzystora z param etram i li

37 y i i - U l / «2 = 0 przy czym :.V ii gu~i~jw ' C u ^ 1 2 = g n - r jc o C 12 ^ 21 = g l l+ J C O C 2 1 >>22 = <?22 i - j o ) C 22 N a rys. 18 przedstaw iono układ zastępczy tranzystora wykorzystujący param etry y. Przy wysokich częstotliwościach param etry tranzystora są wielkościam i zespolonym i, co oznacza pojawienie się przesunięć fazowych między prądam i i napięciam i na wejściu i wyjściu. Bardzo istotnym param etrem charakteryzującym tranzystor przy w.cz. jest częstotliwość przenoszenia, określająca w zasadzie m aksym alną użyteczną częstotliwość pracy tranzystora, w układzie o wspólnej bazie. 1, b R ys. 18. U kład zastępczy tranzystora z p a ram etram i y Częstotliwość przenoszenia ( f T) iloczyn m odułu w spółczynnika wzm ocnienia prądow ego tranzystora w układzie o wspólnym em iterze przy m ałym sygnale, przez częstotliwość pom iarow ą, w zakresie częstotliwości, w którym występuje spadek w artości (h2ie) o ok. 6 db na oktaw ę. D rugą charakterystyczną częstotliwością jest częstotliwość graniczna/. Częstotliwość graniczna (Ja) ; częstotliwość, przy której m oduł współczynnika wzm ocnienia prądow ego tranzystora w układzie o wspólnej bazie maleje o 3 db w porów naniu z jego w artością przy malej częstotliwości. Między częstotliwościami graniczną i przenoszenia istnieje zależność: gdzie: k ~ 1,2 dla tranzystorów stopowych, k 1,6 dla tranzystorów dyfuzyjnych. f i k f T R ozróżnia się jeszcze częstotliwość graniczną (fe) i m aksym alną częstotliwość generacji Częstotliwość graniczna fu jest to częstotliwość, przy której m oduł w spółczynnika wzm ocnienia prądowego tranzystora w układzie o wspólnym em iterze m aleje o 3 db w porów naniu z jego w artością przy małej częstotliwości. Między częstotliwościam i granicznym i/, i / istnieje zależność: fx hiie 'fu 37

38 M aksym alna częstotliwość generacji f max jest to największa częstotliwość generacji drgań w układzie generatora. Z wystarczającą dokładnością m ożna stwierdzić, że / «jest to częstotliwość, przy której współczynnik wzm ocnienia mocy jest rów ny jedności. Częstotliwość f max jest związana z innym i param etram i m ałosygnałowym i zależnością: 30 rbb' Cc gdzie: rbb- Cc stała czasow a sprzężenia zwrotnego. Stała czasow a sprzężenia zw rotnego przy wielkiej częstotliwości rbb Cc iloczyn oporności bazy przy wielkiej częstotliwości przez pojem ność złącza kolektorowego. W ażnym i param etram i tranzystorów w.cz. przeznaczonych do pracy w układach liniowych wzm acniających m ałe sygnały są: współczynnik wzm ocnienia m ocy (Gpb) i współczynnik szum ów (/'). W spółczynnik w zm ocnienia m ocy ((?, ) jest to stosunek w artości m ocy n a wyjściu do w artości mocy przyłożonej n a wejście tranzystora, przy określonej częstotliwości pracy i w określonym układzie pom iarowym. W spółczynnik szum ów (F ) jest to stosunek całkowitej m ocy szum ów n a wyjściu tranzystora do tej części, k tó ra jest spow odow ana szum am i cieplnymi oporności źródła sygnału. Stosunek ten wskazuje ile razy m oc szum ów n a wyjściu rzeczywistego tranzystora jest większa od m ocy szum ów na wyjściu odpow iedniego, idealnego, nie szum iącego tranzystora. BF510 AF426 Rys. 19. W spółczynnik szum ów niektórych typów tranzystorów W spółczynnik szum ów podaje się w db przy określonych: częstotliwości i przedziale częstotliwości. D la większości tranzystorów m inim alne szum y osiąga się w zakresie kilku do kilkudziesięciu kh z. Przy wysokich i niskich częstotliwościach szum y w zrastają (rys. 19). M inim alna w artość współczynnika szum ów występuje zwykle przy m ałych prądach kolektora (0,1 0,5 m A) i m ałym napięciu kolektora (0,5 1,5 V). W spółczynnik szum ów w zrasta z tem peraturą. Podaw ane w k atalogu dane dotyczące w artości F odnoszą się do optym alnej rezystancji źródła sygnałów i w arunków pracy tranzystora i należy je wykorzystywać przy projektow aniu wzmacniaczy z m ałym i szum am i P a ra m etry wielkosygnałowe Param etry wielkosygnałowe charakteryzują pracę w układach, przy których prądy i napięcia między wyprow adzeniam i tranzystora zm ieniają się w szerokich granicach. Param etry te są wyko

39 rzystywane dla projektow ania układów kluczujących, sterujących i koiicowych wzmacniaczy niskiej i wielkiej częstotliwości oraz generatorów sam owzbudnych. Statyczny współczynnik wzm ocnienia prądow ego w układzie o wspólnym em iterze (/j2xe) jest to stosunek różnicy w artości prądu stałego płynącego przez kolektor i wstecznego prądu kolektora do różnicy wartości prądu stałego płynącego przez bazę i wstecznego prądu kolektora. Zależność ta w yrażona jest w zorem : 2 1 E - I c Cno I b ~\~Icbo Zwykle w artość statycznego współczynnika wzmocnienia prądow ego li2u: mierzy się w w arunkach, przy których I Cbo < I c i I cbo< i wtedy: Napięcie nasycenia kolektor-em iter (U cem) jest to napięcie m iędzy kolektorem i em iterem tranzystora znajdującego się w stanie nasycenia, przy określonych wartościach prądów bazy i kolektora. Napięcie nasycenia baza-em iter {UBr.,at) jest to napięcie między bazą i em iterem tranzystora znajdującego się w stanie nasycenia, przy określonych wartościach prądów bazy i kolektora. Praktycznie tranzystor znajduje się w w arunkach nasycenia gdy: Ic I b I b > 1,2- f i - " 1 1 E M ałe napięcie nasycenia ( UCEsat < 0,3 V) m ają tranzystory stopow e i tranzystory epitaksjalne. a) Rys. 20. Określanie czasów przełączania a układ pomiarowy, b przebiegi prądu bazy, c przebiegi prądu kolektora Przy bardzo szybkim kluczow aniu tranzystorów, tzn. w prow adzaniu tranzystora kolejno w stan zatkania a następnie w stan nasycenia, następuje zniekształcenie im pulsu przenoszonego przez tranzystor. Stopień odkształcenia przenoszonego przez tranzystor im pulsu określa się za pom ocą tzw. czasów przełączania (rys. 20).