Tranzystor bipolarny

Содержание

Слайд 2

1904 – J.A.Fleming przedstawia projekt lampy próżniowej z dwiema elektrodami –

1904 – J.A.Fleming przedstawia projekt lampy próżniowej z dwiema elektrodami –

diodę próżniową
1906 – Lee de Fore przedstawia projekt lampy próżniowej z trzema elektrodami – triodę. Trzecia elektroda – siatka – steruje przepływem prądu przez lampę.
W latach 20-tych XX wieku trwa gwałtowny rozwój elektroniki opartej na tych dwóch typach lamp. W 1922 wyprodukowano na całym świecie ok. 1 mln lamp, w 1930 – 100 mln
Początek lat 30-tych XX wieku – powstanie lampy z 4 elektrodami ( tetrody ) a następnie z pięcioma elektrodami ( pentody ) . Powoduje to dalszy rozwój elektroniki opartej na lampach próżniowych.
23 grudnia 1947 roku – początek nowej ery rozwoju elektroniki. Tego dnia zaprezentowano nowy element elektroniczny – tranzystor.
Слайд 3

Слайд 4

John Bardeen 1908 - 1991 Wiliam Shockley 1910-1989 Walter H. Brattain

John Bardeen 1908 - 1991

Wiliam Shockley
1910-1989

Walter H. Brattain
1902-1987

1956 – Nagroda Nobla

w dziedzinie fizyki za wynalezienie tranzystora

1951 – Początek komercyjnej produkcji tranzystorów

Слайд 5

Obecnie produkowanych jest tysiące typów tranzystorów o różnych właściwościach

Obecnie produkowanych jest tysiące typów tranzystorów o różnych właściwościach

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Założenia : Obszar bazy jest domieszkowany znacznie słabiej aniżeli emitera i

Założenia :
Obszar bazy jest domieszkowany znacznie słabiej aniżeli emitera i kolektora

( typowo w stosunku 100 : 1 )
Obszar bazy jest bardzo wąski
Слайд 10

PODSTAWOWE RÓWNANIA DLA TRANZYSTORA Współczynnik transportu Równanie prądowe Współczynnik wzmocnienia stałoprądowego

PODSTAWOWE RÓWNANIA DLA TRANZYSTORA

Współczynnik transportu

Równanie prądowe

Współczynnik wzmocnienia stałoprądowego

Typowo αDC = 0.95

.. 0.99

Typowo βDC = kilkadziesiąt … kilkaset

Слайд 11

STANY PRACY TRANZYSTORA STAN PRACY AKTYWNEJ Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku

STANY PRACY TRANZYSTORA
STAN PRACY AKTYWNEJ
Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku przewodzenia
Złącze kolektorowe

polaryzowane w kierunku zaporowym
Prawdziwy jest związek Ic = β IE
STAN PRACY INWERSYJNEJ
Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku zaporowym
Złącze kolektorowe polaryzowane w kierunku przewodzenia
Ponieważ współczynnik transportu α jest mały to i wzmocnienie stałoprądowe też jest małe ( kilka … kilkanaście )
Слайд 12

STAN ZATKANIA Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku zaporowym Złącze kolektorowe polaryzowane

STAN ZATKANIA
Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku zaporowym
Złącze kolektorowe polaryzowane w kierunku

zaporowym
Przez tranzystor płyną bardzo małe prądy zerowe, wynikające z termicznej generacji nośników ( rzędu nA dla tranzystorów krzemowych oraz μA dla germanowych )
STAN NASYCENIA
Złącze emiterowe polaryzowane w kierunku przewodzenia
Złącze kolektorowe polaryzowane w kierunku przewodzenia
Napięcie między kolektorem a emiterem UCE SAT jest bardzo małe ( rzędu 0.1 V i mniejsze ) .
NIE jest prawdziwy związek Ic = β IE
Слайд 13

ZADANIE 1 W układzie jak na rysunku znaleźć punkt pracy tranzystora

ZADANIE 1

W układzie jak na rysunku znaleźć punkt pracy tranzystora (

wartości prądów płynących przez tranzystor i napięć na jego zaciskach )
Слайд 14

ZADANIE 2 W układzie jak na rysunku znaleźć wartość rezystancji RC

ZADANIE 2

W układzie jak na rysunku znaleźć wartość rezystancji RC i

RB , dla których prąd diody LED ma wartość 10 mA . Przyjmij : β = 100 , Ubep = 0.7 V , UCESAT = 0.1 V , VIN MAX = 5 V , VCC = 9 V . Napięcie na diodzie LED dla prądu 10 mA jest równe 1.5 V .
Слайд 15

ZADANIE 3 W układzie jak na rysunku znaleźć przebieg prądu bazy

ZADANIE 3

W układzie jak na rysunku znaleźć przebieg prądu bazy i

kolektora oraz napięcia wyjściowego przy zmianie napięcia wejściowego od -20 V do 20 V .

Przyjmij :
β = 100 , RB = 100 kΩ ,
Ubep = 0.7 V , UCESAT = 0.1 V

Слайд 16

UKŁADY PRACY TRANZYSTORA UKŁAD WSPÓLNEGO EMITERA UKŁAD WSPÓLNEGO KOLEKTORA UKŁAD WSPÓLNEJ BAZY

UKŁADY PRACY TRANZYSTORA

UKŁAD WSPÓLNEGO EMITERA
UKŁAD WSPÓLNEGO KOLEKTORA
UKŁAD WSPÓLNEJ BAZY

Слайд 17

WZMACNIACZE Z RÓŻNYMI UKŁADAMI PRACY TRANZYSTORA

WZMACNIACZE Z RÓŻNYMI UKŁADAMI PRACY TRANZYSTORA

Слайд 18

PARAMETRY WZMACNIACZY Z RÓŻNYMI UKŁADAMI PRACY TRANZYSTORA

PARAMETRY WZMACNIACZY Z RÓŻNYMI UKŁADAMI PRACY TRANZYSTORA

Слайд 19

CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA DLA UKŁADU WSPÓLNEGO EMITERA

CHARAKTERYSTYKI STATYCZNE TRANZYSTORA DLA UKŁADU WSPÓLNEGO EMITERA

Слайд 20

CHARAKTERYSTYKA WEJŚCIOWA

CHARAKTERYSTYKA WEJŚCIOWA

Слайд 21

UKŁADY POLARYZACJI TRANZYSTORA Przy zmianie wartości rezystancji i napięć polaryzujących tranzystor

UKŁADY POLARYZACJI TRANZYSTORA

Przy zmianie wartości rezystancji i napięć polaryzujących tranzystor zmieniamy

położenie punktu pracy na charakterystyce wyjściowej tranzystora
Слайд 22

Może to spowodować pojawienie się niepożądanych efektów w czasie pracy układu

Może to spowodować pojawienie się niepożądanych efektów w czasie pracy układu

takich jak zniekształcenia nieliniowe związane z wejściem tranzystora w stan nasycenia lub zatkania. W obu tych stanach prąd kolektora nie jest proporcjonalny do prądu bazy.
Слайд 23

PRACA LINIOWA WZMACNIACZA

PRACA LINIOWA WZMACNIACZA

Слайд 24

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W NASYCENIE

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W NASYCENIE

Слайд 25

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W ZATKANIE

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W ZATKANIE

Слайд 26

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W NASYCENIE I ZATKANIE

ZNIEKSZTAŁCENIA WYWOŁANE ZŁYM PUNKTEM PRACY WZMACNIACZA – WEJŚCIE W NASYCENIE I

ZATKANIE
Слайд 27

STABILIZACJA PUNKTU PRACY TRANZYSTORA CELE STABILIZACJI PUNKTU PRACY Uniezależnienie punktu pracy

STABILIZACJA PUNKTU PRACY TRANZYSTORA

CELE STABILIZACJI PUNKTU PRACY
Uniezależnienie punktu pracy od zmian

parametrów tranzystora pod wpływem temperatury
Przy zmianie temperatury UBEP maleje ze współczynnikiem 2.3 mV/oC
Przy zmianie temperatury zmienia się współczynnik wzmocnienia β tranzystora
Uniezależnienie się od zmian parametrów przy wymianie tranzystora
Слайд 28

Stabilizacja wartości prądu bazy IB jest tym lepsza, im stosunek rezystancji

Stabilizacja wartości prądu bazy IB jest tym lepsza, im stosunek rezystancji

RB / RE jest większy i im wartości rezystancji są większe
Stabilizacja napięcia UCE pogarsza się, im wartości rezystorów RB , RE i RC są większe
Слайд 29

W prostym układzie polaryzacji tranzystora podstawowe znaczenie ma dobór rezystora RE

W prostym układzie polaryzacji tranzystora podstawowe znaczenie ma dobór rezystora RE


Mała wartość rezystora RE to zła stabilizacja prądu IC a dobra napięcia UCE
Duża wartość rezystora RE to dobra stabilizacja prądu IC a zła napięcia UCE
Im większa wartość rezystora RE tym napięcia zasilania muszą być większe i tym większe są straty mocy w układzie
Dlatego w wielu przypadkach stosuje się inne metody stabilizacji punktu pracy tranzystora w tym układy z elementem nieliniowym czy układy z zasilaniem prądowym. Oferują one znaczne zredukowanie wpływu temperatury i zmian parametrów tranzystora na zmianę punktu pracy
Слайд 30

STABILIZACJA NIELINIOWA Metoda kompensacji zmiany punktu pracy na skutek zmiany napięcia

STABILIZACJA NIELINIOWA

Metoda kompensacji zmiany punktu pracy na skutek zmiany napięcia UBE

pod wpływem temperatury

Metoda kompensacji zmiany punktu pracy na skutek zmiany napięcia zasilającego

Слайд 31

ZASILANIE PRĄDOWE Przy zmianie napięcia ∆ UBE zmiany prądu kolektora są

ZASILANIE PRĄDOWE

Przy zmianie napięcia ∆ UBE zmiany prądu kolektora są równe

∆ UBE /RE .
Wynika stąd, że rezystancja RE winna mieć możliwie dużą wartość.
Zmiany prądu kolektora nie są funkcją współczynnika wzmocnienia β .

Wartość prądu zależy od napięcia diody Zenera UZ i rezystora RE a nie zależy od zmian parametrów tranzystora. Dioda D kompensuje cieplne zmiany napięcia UBE .