TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Podobne dokumenty
TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

TRANZYSTORY BIPOLARNE ZŁĄCZOWE

Indywidualna Pracownia Elektroniczna 2012

Zasada działania tranzystora bipolarnego

Wykład VIII TRANZYSTOR BIPOLARNY

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Wykład X TRANZYSTOR BIPOLARNY

III. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Ćwiczenie 5. Zastosowanie tranzystorów bipolarnych cd. Wzmacniacze MOSFET

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

PODSTAWY ELEKTRONIKI I TECHNIKI CYFROWEJ

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

Laboratorium Elektroniki

Ćwiczenie 4- tranzystor bipolarny npn, pnp

Elementy elektroniczne Wykłady 5,6: Tranzystory bipolarne

Tranzystory bipolarne elementarne układy pracy i polaryzacji

Liniowe układy scalone w technice cyfrowej

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

Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Badanie charakterystyk elementów półprzewodnikowych

5. Tranzystor bipolarny

Budowa. Metoda wytwarzania

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

Ćwiczenie - 4. Podstawowe układy pracy tranzystorów

Ćwiczenie nr 4 Tranzystor bipolarny (npn i pnp)

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

Instrukcja nr 5. Wzmacniacz różnicowy Stabilizator napięcia Tranzystor MOSFET

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

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

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

Temat: Wzmacniacze operacyjne wprowadzenie

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

ĆWICZENIE 4 CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA BIPOLARNEGO

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

Wiadomości podstawowe

Tranzystor bipolarny

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

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

Układy nieliniowe - przypomnienie

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Tranzystory bipolarne

3.4 Badanie charakterystyk tranzystora(e17)

Pracownia pomiarów i sterowania Ćwiczenie 3 Proste przyrządy elektroniczne

Temat i cel wykładu. Tranzystory

IV. TRANZYSTOR POLOWY

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

Rys. 1. Oznaczenia tranzystorów bipolarnych pnp oraz npn

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań cz. 1

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

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Liniowe układy scalone. Budowa scalonego wzmacniacza operacyjnego

WYKŁAD 5 TRANZYSTORY BIPOLARNE

7. Tyrystory. Tyrystor SCR (Silicon Controlled Rectifier)

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

Ćwiczenie - 3. Parametry i charakterystyki tranzystorów

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

TRANZYSTOR BIPOLARNY

Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych. Ćwiczenie 2

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

Ćwiczenie 2 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Wzmacniacze operacyjne

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

E104. Badanie charakterystyk diod i tranzystorów

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

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

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

Dioda półprzewodnikowa

Rys.1. Struktura fizyczna diody epiplanarnej (a) oraz wycinek złącza p-n (b)

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Elementy półprzewodnikowe. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Zadania z podstaw elektroniki. Zadanie 1. Wyznaczyć pojemność wypadkową układu (C1=1nF, C2=2nF, C3=3nF):

Przyrządy półprzewodnikowe część 4

Wydział Elektryczny. Temat i plan wykładu. Politechnika Białostocka. Wzmacniacze

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

Systemy i architektura komputerów

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

Realizacja regulatorów analogowych za pomocą wzmacniaczy operacyjnych. Instytut Automatyki PŁ

PARAMETRY MAŁOSYGNAŁOWE TRANZYSTORÓW BIPOLARNYCH

Tranzystor bipolarny. przykłady zastosowań

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Ogólny schemat blokowy układu ze sprzężeniem zwrotnym

3. ZŁĄCZE p-n 3.1. BUDOWA ZŁĄCZA

Urządzenia półprzewodnikowe

Wzmacniacz na tranzystorze J FET

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka

Dioda półprzewodnikowa

ĆWICZENIE 14 BADANIE SCALONYCH WZMACNIACZY OPERACYJNYCH

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

Politechnika Białostocka

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

Tranzystory bipolarne

2 Dana jest funkcja logiczna w następującej postaci: f(a,b,c,d) = Σ(0,2,5,8,10,13): a) zminimalizuj tę funkcję korzystając z tablic Karnaugh,

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

Elektronika: Polaryzację złącza w kierunku zaporowym i w kierunku przewodzenia (pod rozdz. 6.3). Charakterystykę diody (rozdz. 7).

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

Ćwiczenie 1: Pomiar parametrów tranzystorowego wzmacniacza napięcia w układzie wspólnego emitera REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

5. TRANZYSTOR BIPOLARNY

Transkrypt:

TRANZYSTORY IPOLARN ZŁĄCZO 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: Tranzystor - 1947 miter (n) Kolektor (n) aza (p) 1

NIAC (1947) 18 000 lamp elektronowych masa: ponad 27 ton, powierzchnia ok. 140 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) Układ 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 U C odkłada się na zaporowo spolaryzowanym złączu baza-kolektor Wysokość bariery potencjału na złączu emiter-baza bez zmian. rak przepływu prądu w obwodzie C potencjał ΦU C - U C Φ Działanie tranzystora bipolarnego złączowego pnp c.d. c) Złącze emiter-baza spolaryzowane w kierunku przewodzenia napięciem U - U C ariera potencjału na złączu - maleje, Dziury z emitera dyfundują do bazy, Następnie dziury dyfundują do kolektora, Płynie prąd I C w gałęzi kolektora (warunek: niewielka rekombinacja dziur w bazie) Napięcie U określa wysokość bariery potencjału na złączu -, czyli opór między emiterem i kolektorem TRANSISTOR = TRANSfereable resistor. I C - I U C C potencjał Φ-U ΦU C I Tranzystor npn działa analogicznie przy odwrotnej polaryzacji; kierunek przepływu prądu jest przeciwny; nośnikami prądu kolektora są elektrony 3

I C prąd kolektora złącze -C złącze - kolektor baza emiter prąd emitera I =I C I Rozkład prądów w tranzystorze bipolarnym I = prąd bazy prąd rekombinacji elektronów w emiterze prąd rekombinacji dziur w bazie Prąd emitera I - dyfuzja dziur z emitera do bazy Procesy rekombinacyjne: 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 -C dziury wpływające do kolektora tworzą prąd kolektora I C Wypływ prądu I z bazy do zewnętrznego źródła: równoważy procesy rekombinacyjne utrzymuje wysokość bariery potencjału baza - emiter na stałym poziomie 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 ( << 0.01 0.1 mm ) obszar emitera musi zawierać znacznie więcej nośników większościowych niż obszar bazy; prąd płynący od strony emitera 10 3 10 5 razy większy niż prąd od strony bazy U C IC I C C U potencjał Φ -U Φ U C - - I 4

I = I I Zachodzi relacja: C oraz prąd I C jest proporcjonalny do prądu I I C Współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora: β = h 21 = I zwykle β 100, o ile zewnętrzne źródła zezwalają I C 0.5 A 5 4 3 2 1 I =0 ma I C U C Charakterystyka prądowo-napięciowa tranzystora U P U Prąd kolektora I C narasta β-razy szybciej niż prąd bazy I Prąd kolektora słabo zależy od napięcia kolektor-emiter (U C ). Wprowadzenie prądu do bazy (wywołanie przepływu prądu kolektora) jest możliwe, gdy napięcie U przekroczy napięcie przewodzenia złącza danego typu (0.65 V dla krzemu, 0.35 V dla germanu) WZMACNIACZ TRANZYSTORO Wzmacniacz to układ elektroniczny, w którym energia z układu zasilania jest zamieniana na energię sygnału wyjściowego ZASILANI Sygnał wyjściowy jest funkcją sygnału wejściowego JŚCI JŚCI PROWADZNI WSPÓLN Wzmacniacz tranzystorowy : specjalny, sterowany dzielnik napięcia zasilającego Jednym z rezystorów w tym dzielniku jest tranzystor 5

Trzy podstawowe układy wzmacniające z tranzystorem bipolarnym: zasilanie o wspólnym emiterze o wspólnym kolektorze o wspólnej bazie Inne wyspecjalizowane wzmacniacze: są modyfikacjami lub kombinacjami układów podstawowych. zasilanie WŁASNOŚCI WZMACNIACZY o wspólnym emiterze o wspólnym kolektorze o wspólnej bazie Zakładamy kształt sygnału wejściowego (sterującego): u (t) = U cos(ωt) U 0 podkład stały U 0 składowa zmienna harmoniczna o amplitudzie U 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 6

Przypomnienie: I = β C I I = I I C I ( β ) I = 1 Wzmacniacz o wspólnym emiterze: prąd wejściowy = prąd bazy prąd wyjściowy = prąd kolektora => I = I β duże wzmocnienie prądowe U = I * 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 Wzmacniacz o wspólnym kolektorze (wtórnik emiterowy) U = U - U U U U = U U <1 czyli: brak wzmocnienia napięciowego prąd wejściowy = prąd bazy prąd wyjściowy = prąd emitera czyli I = I ( β 1) o wspólnym kolektorze wzmocnienie prądowe jest duże zgodne fazy sygnału wyjściowego i wejściowego 7

Wzmacniacz o wspólnej bazie: prąd wejściowy = prąd emitera: I = I ( β 1) prąd wyjściowy = prąd kolektora: I = I β = β β wzmocnienie prądowe: 1 I 1 < I 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 PODSUMOWANI N r Wzmacniacz o: WSPÓLNYM MITRZ WSPÓLNYM KOLKTORZ WSPÓLNJ AZI 1 Wzmocnienie napięciowe duże < 1 duże 2 Wzmocnienie prądowe duże duże < 1 3 Przesunięcie fazowe - 180 0 0 0 0 0 4 Pasmo przenoszenia wąskie średnie szerokie 8

ZNACZANI PUNKTU PRACY TRANZYSTORA U 1. (ustalanie wejściowego prądu składowej stałej) efekt prostowania jednopołówkowego - tranzystor pracuje liniowo tylko wtedy, gdy napięcie U przekroczy napięcie przewodzenia złącza (np. 0.65 V) U czas uzyskanie wzmacniania pełno-okresowego wymaga dodania stałego podkładu (stały prąd bazy) do wejściowego sygnału zmiennego (zmiennego prądu bazy) U U W czas Układ 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 C 1 i C 2 służą do odseparowania podkładu stałego od wejścia i wyjścia wzmacniacza (sprzężenie AC). R b C1 R 2 C 2 układ wspólny emiter USTALANI OPTYMALNGO PUNKTU PRACY TRANZYSTORA graficzna analiza charakterystyk Hiperbola mocy Schemat postępowania: I P MAX =I C U C C 1. Przestrzeń punktów pracy (U C, I C ) tranzystora jest ograniczona przez /R hiperbolę maksymalnej dopuszczalnej L cieplnej mocy strat tranzystora, PUNKT PRACY I 0 określonej w katalogu przez producenta: P MAX =I C * U C 2. Tranzystor pracuje w układzie dzielnika napięcia z rezystorem prosta obciążenia - I C U C przestrzeń punktów pracy ogranicza się do prostej opisanej równaniem: U C = - *I C (tzw. prosta obciążenia) Napięcie zasilania oraz opór dobieramy tak, by prosta obciążenia była styczna do hiperboli mocy (lub przebiegała poniżej) 3. Odczytujemy optymalny prąd stałego podkładu I 0, wyznaczamy wartość opornika R b z r-nia : -0.65V=I 0 * R b R b C1 R 2 C 2 układ wspólny emiter 9

PASMO WZMOCNINIA I PASMO PRZNOSZNIA 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 C eb i kolektor-baza C kb K < > Skutek: współczynnik wzmocnienia prądowego tranzystora maleje wraz ze wzrostem częstości r bb C kb C eb Pasmo wzmocnienia tranzystora jest ograniczone przez częstość graniczną f T: powyżej częstości f T współczynnik wzmocnienia prądowego β < 1 K r bb i C eb tworzą filtr górnoprzepustowy, który bocznikuje złącze baza-emiter zmniejszenie prądu sterującego tranzystor przy wysokich częstościach β 1 100 10,1 0,01 1 częstość graniczna tranzystora : β(f T)=1 10 100 1000 10000 częstość f T fekt Millera Sprzężenie między kolektorem a bazą w postaci filtra górnoprzepustowego tworzonego przez: C 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 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 W układzie o wspólnej bazie nie ma oddziaływania wyjścia wzmacniacza na wejście przez pojemność C kb, gdyż baza ma ustalony potencjał. Pasmo przenoszenia wzmacniacza określa się podobnie jak pasmo przenoszenia filtra: dla częstości granicznej wzmacniacza wzmocnienie jest mniejsze o 1 2 w stosunku do wzmocnienia maksymalnego U wy U we Pasmo przenoszenia R G źródło sygnału k0 k( ω) = jω 1 ω U 2U C kb r bb 1/ 2 = 07.... MAX wzmacniacz g ωg Częstość 10