Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY
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).
Idea tranzystora bipolarnego
PODSTAWY ELEKTRONIKI Jakub Dawidziuk 20 października 2006
Tranzystory (jako elementy dyskretne)
Budowa tranzystora bipolarnego npn
Symbol graficzny tranzystora bipolarnego pnp Symbol graficzny tranzystora bipolarnego npn
Tranzystor bipolarny (BJT) npn układy połączeń
Tranzystor bipolarny (BJT) pnp układy połączeń
Obszary pracy tranzystora npn
Polaryzacja normalna
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
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.
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.
Tranzystor bipolarny diagram pasmowy
.. 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
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.
Charakterystyki statyczne w układzie OE
Tranzystor bipolarny w konfiguracji OE obszary pracy
Zastosowania tranzystorów
Łącznik tranzystorowy (npn)
Łącznik tranzystorowy (pnp)
Tranzystor jako klucz elektroniczny
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
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
Przykład wzmacniacza tranzystorowego
Charakterystyka częstotliwościowa wzmacniacza k u db = 10log U wy U we