Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2012

Podobne dokumenty
TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Zasada działania tranzystora bipolarnego

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

Tranzystory. 1. Tranzystory bipolarne 2. Tranzystory unipolarne. unipolarne. bipolarny

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

Instrukcja nr 5. Wzmacniacz różnicowy Stabilizator napięcia Tranzystor MOSFET

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Ćwiczenie - 4. Podstawowe układy pracy tranzystorów

PODSTAWY ELEKTRONIKI I TECHNIKI CYFROWEJ

Laboratorium Elektroniki

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

Przykładowe zadanie egzaminacyjne dla kwalifikacji E.20 w zawodzie technik elektronik

Ćwiczenie 4- tranzystor bipolarny npn, pnp

Wzmacniacz tranzystorowy

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Elementy elektroniczne Wykłady 5,6: Tranzystory bipolarne

Wzmacniacze operacyjne

Tranzystor bipolarny

Ćwiczenie nr 4 Tranzystor bipolarny (npn i pnp)

TRANZYSTOR BIPOLARNY. WZMACNIACZ TRANZYSTOROWY

Opracowane przez D. Kasprzaka aka 'master' i D. K. aka 'pastakiller' z Technikum Elektronicznego w ZSP nr 1 w Inowrocławiu.

Tranzystor. C:\Program Files (x86)\cma\coach6\full.en\cma Coach Projects\PTSN Coach 6 \Elektronika\Tranzystor_cz2b.cmr

ĆWICZENIE 14 BADANIE SCALONYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

Tranzystor bipolarny LABORATORIUM 5 i 6

płytka montażowa z tranzystorami i rezystorami, pokazana na rysunku 1. płytka montażowa do badania przerzutnika astabilnego U CC T 2 masa

Temat i cel wykładu. Tranzystory

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Tranzystory bipolarne

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Budowa. Metoda wytwarzania

TRANZYSTORY MOCY. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z podstawowymi tranzystorami i ich charakterystykami.

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 14/12

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

ĆWICZENIE 4 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

11. Wzmacniacze mocy. Klasy pracy tranzystora we wzmacniaczach mocy. - kąt przepływu

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 3 Proste przyrządy elektroniczne

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

5. Tranzystor bipolarny

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

LABORATORIUM ELEKTRONIKI ĆWICZENIE 2. ELEMENTARNE UKŁADY ELEKTRONICZNE (Wzmacniacz i inwerter na tranzystorze bipolarnym)

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

tranzystora bipolarnego, która umożliwia działanie wzmacniające i przełączające tranzystora, jest niewielka grubość obszaru bazy (typu p w tranzystorz

IV. TRANZYSTOR POLOWY

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Zapoznanie się z podstawowymi strukturami funktorów logicznych realizowanymi w technice RTL (Resistor Transistor Logic) oraz zasadą ich działania.

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

Wzmacniacz operacyjny

Ćwiczenie C2 Tranzystory. Wydział Fizyki UW

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

E104. Badanie charakterystyk diod i tranzystorów

Politechnika Białostocka

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań cz. 1

Wiadomości podstawowe

Systemy i architektura komputerów

Instrukcja nr 6. Wzmacniacz operacyjny i jego aplikacje. AGH Zespół Mikroelektroniki Układy Elektroniczne J. Ostrowski, P. Dorosz Lab 6.

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 2

WZMACNIACZE OPERACYJNE

Rys. 1. Oznaczenia tranzystorów bipolarnych pnp oraz npn

Dioda półprzewodnikowa

Gdy wzmacniacz dostarcz do obciążenia znaczącą moc, mówimy o wzmacniaczu mocy. Takim obciążeniem mogą być na przykład...

Dioda półprzewodnikowa

Dioda półprzewodnikowa

Politechnika Białostocka

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka

PODSTAWY ELEKTRONIKI TEMATY ZALICZENIOWE

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

TRANZYSTOR BIPOLARNY

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

ELEMENTY ELEKTRONICZNE TS1C

Liniowe układy scalone. Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

Ćwiczenie 7 PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

Układy nieliniowe - przypomnienie

Część 3. Przegląd przyrządów półprzewodnikowych mocy. Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 51

Transkrypt:

ndywidualna Pracownia lektroniczna 202 Wykłady czwartek sala 7, wtorek sala 09 na Pasteura adanie diod 2-X-202-4 półprzewodnikowych Tranzystor bipolarny. Wzmacniacz tranzystorowy yfrowe układy scalone 9-X-202-4 6-X-202-4 8-X-202 3-6 Wzmacniacze operacyjne. 6-X-202 3-6 Stabilizator napięcia 8-X-202-4 Zastosowanie układów FPGA w budowie aparatury pomiarowej lektroniczna aparatura pomiarowa 20-X-202-4 27-X-202-4 adanie diod półprzewodnikowych Tranzystor bipolarny. Wzmacniacz tranzystorowy Ćwiczenia V piętro Pasteura 4-X-202 3-6 -X-202 3-6 23-X-202-4 yfrowe układy scalone 25-X-202 3-6 30-X-202-4 3-X-202-4 Wzmacniacze operacyjne. 5-X-202 3-6 Stabilizator 20-X-202-4 22-X-202 3-6 Konsultacje 29-X-202 3-6 Zaliczenie-egzamin 4-X-202-4 TRANZYSTORY POLARN ZŁĄZO ipolar Junction Transistor - JT Tranzystor bipolarny to odpowiednie połączenie dwóch złącz pn: p n p n p n kolektor baza emiter kolektor baza emiter udowa tranzystora w technologii planarnej: PRZYKŁAD STRKTRY TRANZYSTORA PLANARNGO

Tranzystor - 947 miter (n) Kolektor (n) aza (p) NA (947) 8 000 lamp elektronowych masa: ponad 27 ton, powierzchnia ok. 40 m 2 "Nature abhors the vacuum tube." J.R. Pierce, ell Labs engineer who coined the term 'transistor' 2

Działanie tranzystora bipolarnego złączowego pnp a) kład niespolaryzowany (brak wymuszonej polaryzacji zewnętrznej) ariera potencjału na złączu emiter-baza i na złączu kolektor-baza dziury z emitera nie przenikają do kolektora, równowaga dynamiczna prądów rekombinacji i generacji kolektor p potencjał Φ baza n emiter p Φ b) Zewnętrzne źródło polaryzacji układu emiter-kolektor (baza na potencjale nieustalonym zewnętrznie) Napięcie odkłada się na zaporowo spolaryzowanym złączu baza-kolektor Wysokość bariery potencjału na złączu emiter-baza bez zmian. rak przepływu prądu w obwodzie potencjał Φ - Φ 3

Działanie tranzystora bipolarnego złączowego pnp c.d. c) Złącze emiter-baza spolaryzowane w kierunku przewodzenia napięciem - ariera potencjału na złączu - maleje, Dziury z emitera dyfundują do bazy, Następnie dziury dyfundują do kolektora, Płynie prąd w gałęzi kolektora (warunek: niewielka rekombinacja dziur w bazie) Napięcie określa wysokość bariery potencjału na złączu -, czyli opór między emiterem i kolektorem TRANSSTOR TRANSfereable resstor. - potencjał Φ- Φ Tranzystor npn działa analogicznie przy odwrotnej polaryzacji Kierunek przepływu prądu jest przeciwny; nośnikami prądu emitera są elektrony złącze - złącze - kolektor baza emiter Rozkład prądów w tranzystorze bipolarnym prąd kolektora prąd emitera prąd bazy prąd rekombinacji elektronów w emiterze prąd rekombinacji dziur w bazie Prąd emitera - dyfuzja dziur z emitera do bazy Procesy rekombinacyjne: niewielka część dziur rekombinuje w bazie elektrony z bazy dyfundują do emitera, gdzie także rekombinują jeśli baza odpowiednio cienka, większość dziur z emitera dociera do złącza - dziury wpływające do kolektora tworzą prąd kolektora Wypływ prądu z bazy do zewnętrznego źródła: równoważy procesy rekombinacyjne utrzymuje wysokość bariery potencjału baza - emiter na odpowiednim poziomie 4

fekt tranzystorowy zachodzi gdy: oba złącza monokrystaliczne dioda (złącze) emiterowa spolaryzowana w kierunku przewodzenia dioda (złącze) kolektorowa spolaryzowana w kierunku zaporowym grubość bazy mała w porównaniu z długością drogi dyfuzji nośników większościowych z emitera ( << 0.0 0. mm ) obszar emitera musi zawierać znacznie więcej nośników większościowych niż obszar bazy; prąd płynący od strony emitera 0 3 0 5 razy większy niż prąd od strony bazy potencjał Φ - Φ - - Zachodzi relacja: oraz prąd jest proporcjonalny do prądu Współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora: β h 2 zwykle β 00, o ile zewnętrzne źródła zezwalają 0.5 A 5 4 3 2 0 ma harakterystyka prądowo-napięciowa tranzystora P Prąd kolektora narasta β-razy szybciej niż prąd bazy Prąd kolektora słabo zależy od napięcia kolektor-emiter ( ). Wprowadzenie prądu do bazy (wywołanie przepływu prądu kolektora) jest możliwe, gdy napięcie przekroczy napięcie przewodzenia złącza danego typu (0.65 V dla krzemu, 0.35 V dla germanu) 5

WZMANAZ TRANZYSTORO Wzmacniacz to układ elektroniczny, w którym energia z układu zasilania jest zamieniana na energię sygnału wyjściowego ZASLAN Sygnał wyjściowy jest funkcją sygnału wejściowego JŚ JŚ PROWADZN WSPÓLN Wzmacniacz tranzystorowy specjalny, sterowany dzielnik napięcia zasilającego Jednym z rezystorów w tym dzielniku jest tranzystor Trzy podstawowe układy wzmacniające z tranzystorem bipolarnym: zasilanie o wspólnym emiterze o wspólnym kolektorze o wspólnej bazie nne wyspecjalizowane wzmacniacze: są modyfikacjami, ewentualnie kombinacjami układów podstawowych. 6

zasilanie WŁASNOŚ WZMANAZY o wspólnym emiterze o wspólnym kolektorze o wspólnej bazie Zakładamy kształt sygnału wejściowego (sterującego): u (t) cos(ωt) 0 podkład stały 0 składowa zmienna harmoniczna o amplitudzie Sygnał użyteczny (niosący informację): składowa zmienna Zakładamy tę samą postać napięcia wyjściowego i wejściowego tę samą postać prądu wyjściowego i wejściowego czyli wzmacniacz pracuje w zakresie liniowym Przypomnienie: β ( β ) Wzmacniacz o wspólnym emiterze: prąd wejściowy prąd bazy prąd wyjściowy prąd kolektora > β duże wzmocnienie prądowe * R L o wspólnym emiterze Dla dużego oporu rezystora następuje na nim duży spadek napięcia, a więc duże wzmocnienie napięciowe duże wzmocnienie mocy zachodzi odwrócenie fazy napięcia wyjściowego względem wejściowego 7

Wzmacniacz o wspólnym kolektorze (wtórnik emiterowy) - < czyli: brak wzmocnienia napięciowego prąd wejściowy prąd bazy prąd wyjściowy prąd emitera czyli ( β ) o wspólnym kolektorze wzmocnienie prądowe jest duże zgodne fazy sygnału wyjściowego i wejściowego Wzmacniacz o wspólnej bazie: prąd wejściowy prąd emitera: ( β ) prąd wyjściowy prąd kolektora: β β β wzmocnienie prądowe: < o wspólnej bazie brak wzmocnienia prądowego przy odpowiednio dużym oporze rezystora można uzyskać duże zmiany napięcia na wyjściu czyli możliwe duże wzmocnienie napięciowe napięcie wyjściowe zgodne w fazie z napięciem wejściowym 8

PODSMOWAN N r Wzmacniacz o: WSPÓLNYM MTRZ WSPÓLNYM KOLKTORZ WSPÓLNJ AZ Wzmocnienie napięciowe duże < duże 2 Wzmocnienie prądowe duże duże < 3 Przesunięcie fazowe - 80 0 0 0 0 0 4 Pasmo przenoszenia małe średnie duże ZNAZAN PNKT PRAY TRANZYSTORA. (ustalanie wejściowego prądu składowej stałej) efekt prostowania jednopołówkowego dla sygnałów sinusoidalnych, ponieważ tranzystor pracuje liniowo tylko wtedy, gdy napięcie przekroczy napięcie przewodzenia danego typu złącza (0.65 V) uzyskanie wzmacniania pełno-okresowego wymaga dodania stałego podkładu (stały prąd bazy) do wzmacnianego sygnału zmiennego (zmiennego prądu bazy) W czas czas kład automatycznego dodawania podkładu stałego jest układem polaryzacji (określenie punktu pracy tranzystora) Przykład: prąd polaryzacji bazy tranzystora ze źródła zasilania przez opornik R b ustalający składową stałą na wejściu. Kondensatory i 2 służą do odseparowania podkładu stałego od wejścia i wyjścia wzmacniacza (sprzężenie A). R b 2 układ wspólny emiter 9

STALAN OPTYMALNGO PNKT PRAY TRANZYSTORA graficzna analiza charakterystyk Hiperbola mocy Schemat postępowania: P MAX. Przestrzeń punktów pracy (, ), w jakich może znajdować się tranzystor /R jest ograniczona przez hiperbolę L maksymalnej dopuszczalnej cieplnej mocy strat tranzystora, określonej w katalogu przez producenta: P MAX * 2. Tranzystor pracuje w układzie dzielnika prosta obciążenia napięcia z rezystorem - przestrzeń punktów pracy ogranicza się do prostej opisanej równaniem: - * (tzw. prosta obciążenia) Napięcie zasilania oraz opór dobieramy tak, by prosta obciążenia była styczna 2 do hiperboli mocy (lub przebiegała poniżej) R b 3. Odczytujemy optymalny prąd stałego podkładu 0, wyznaczamy wartość opornika R b z r-nia : -0.65V 0 * R b Rb R 2 PNKT PRAY 0 RL 2 układ wspólny emiter PASMO WZMONNA PASMO PRZNOSZNA Pasmo wzmocnienia (przenoszenia) wzmacniacza określone jest przez: własności tranzystora (wielkości pasożytnicze) sposób współdziałania tranzystora z obwodem wzmacniacza podłączenia wejścia i wyjścia wzmacniacza Pasożytnicze elementy tranzystora rzeczywistego: rozproszona rezystancja bazy r bb, pojemności emiter-baza eb i kolektor-baza kb K < > Skutek: współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora maleje wraz ze wzrostem częstości r bb kb eb Pasmo wzmocnienia tranzystora jest ograniczone przez częstość graniczną f T: powyżej częstości f T współczynnik wzmocnienia prądowego β < K r bb i eb tworzą filtr górnoprzepustowy, który bocznikuje złącze baza-emiter zmniejszenie prądu sterującego tranzystor przy wysokich częstościach β 00 0, 0,0 częstość graniczna tranzystora : β(f T) 0 00 000 0000 częstość f T 0

fekt Millera Sprzężenie między kolektorem a bazą w postaci filtra górnoprzepustowego tworzonego przez: kb, r bb oraz rezystancję źródła sygnału R G ograniczenie pasma przenoszenia wzmacniacza w układzie o wspólnym emiterze sygnały wyjściowe i wejściowe są przeciwne w fazie R G źródło sygnału ujemne sprzężenie zwrotne wyjścia (kolektor) z wejściem (baza) W układzie o wspólnym kolektorze słaby wpływ efektu Millera, gdyż kolektor tranzystora jest połączony z niskorezystywnym źródłem zasilania kb r bb wzmacniacz W układzie o wspólnej bazie nie ma oddziaływania wyjścia wzmacniacza na wejście przez pojemność kb, gdyż baza ma ustalony potencjał. Pasmo przenoszenia wzmacniacza określa się podobnie jak pasmo przenoszenia filtra: dla częstości granicznych wzmacniacza wzmocnienie jest mniejsze: maksymalnego 2 wy we Pasmo przenoszenia k0 k( ω) jω ω 2 / 2 07.... MAX g ωg zęstość nstrukcja do ćwiczenia Tranzystor bipolarny wzmacniacz tranzystorowy zęść Napięcie z generatora: sygnał liniowo narastający od 0V do 5 V i częstości około 000 Hz (sygnał trójkątny) Zbudować obwód: Napięcie : stałe napięcie z zasilacza regulowane w zakresie od 0 do 0 V mierzymy za pomocą woltomierza R L 0.65V R wyznaczyć charakterystyki ( ); parametr: prąd bazy wykreślić rodzinę charakterystyk tranzystora. 0.5 A 5 4 3 2 0 ma

zęść Zbudować wzmacniacz w układzie :wspólny emiter : zasilić układu napięciem stałym 8 V zmierzyć za pomocą woltomierza napięcie kolektora dobrać wartość opornika regulowanego R by 4 V optymalny punkt pracy tranzystora we wzmacniaczu zmienny sygnał sterujący bazą napięcie na kolektorze Wyznaczenie charakterystyki amplitudowej wzmacniacza ( ) Wejście układu: sygnał sinusoidalny o częstości około 000 Hz Mierzymy ( ) w całym zakresie mierzalnych amplitud wejściowych. Określamy zakres amplitud, dla których wzmacniacz pracuje liniowo. Dla tego zakresu wyznaczamy wzmocnienie wzmacniacza k, dopasowując do danych doświadczalnych prostą typu k * Wyznaczenie charakterystyki częstościowej wzmacniacza: wzmocnienie w funkcji częstości: k (ω) Amplitudę sygnału wejściowego należy dobierać tak, by w całym zakresie badanych częstości (0 Hz - MHz) sygnał był przetwarzany liniowo ANALZA Wyznaczyć częstości graniczne kład różniczkujący jω ωg jω ω g Pojemność i rezystancja wejściowa wzmacniacza wzmocnienie k 2 -/2 k max wpływ sprzężenia wpływ tranzystora kład całkujący kład całkujący jω ω g 2 Pojemność i rezystancja wyjścia ω g pasmo ω g2 częstość Filtr górno- dolno-przepustowy: ωg R 2

TRANZYSTORY POLO TRANZYSTORY POLO ZŁĄZO (Junction Field ffect Transistors) Rezystancja wejściowa (GAT SOR) tranzystora sięga 0 9 Ω TRANZYSTORY POLO Z ZOLOWANĄ RAMKĄ solated Gate Field ffect Transistors Metal Oxide Semiconductor Field ffect Transistors (MOSFT) Opór bramki względem podłoża sięga 0 2-0 4 Ω tranzystory MOSFT w wersjach: wstępnie otwarty lub wstępnie zamknięty 3