View
217
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Tranzystorbipolarny
Ryszard J. Barczyński, 2016Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała StałegoMateriały dydaktyczne do użytku wewnętrznego
Zasada działania tranzystora bipolarnegoprzydał by się aparat wstrzykujący...
Gdyby udało nam się zbudować “aparat” wstrzykujący określoną liczbęnośników (elektronów lub dziur) w obszar zubożony złącza, moglibyśmy
zmieniając prędkość wstrzykiwania (generacji) regulować prądpłynący przez diodę spolaryzowaną w kierunku zaporowym...
nasz aparatwstrzykujący
Zasada działania tranzystora bipolarnegobudujemy aparat wstrzykujący...
Zbudujmy strukturę p+-n-p, takąjak na rysunku. Złącze p-npolaryzujemy w kierunkuzaporowym, a n-p+ w kierunkuprzewodzenia. W takim układziezłącze p+-n wstrzykuje dziurydo obszaru n. Jeżeli zdołają one przedyfundować w obszar spolaryzowanegozaporowo złącza n-p, to zwiększą jego prąd wsteczny. By było to możliweobszar typu n musi być wąski w porównaniu z drogą dyfuzji dziur.
Zasada działaniatranzystora bipolarnego
Opisana struktura to tranzystor pnp.Obszar p+ nazywamy emiterem, a złączep+-n złączem emiterowym. Obszar n nazywamy bazą, obszar p kolektorem,a złącze n-p złączem kolektorowym.
Prąd emitera powinien być złożonyz dziur, a nie elektronów, z tej właśnieprzyczyny baza jest w stosunku doemitera słabo domieszkowana.
Tranzystor bipolarnyrozpływ prądów
1) dziury tracone na rekombinację w bazie;2) dziury osiągające złącze kolektora spolaryzowane zaporowo;3) cieplna generacja dziur i elektronów tworząca prąd nasycenia złącza kolektorowego;4) elektrony dostarczane do bazy i rekombinujące z dziurami;5) elektrony wstrzyknięte do obszaru emitera przez złącze emiterowe.
Tranzystor bipolarnywzmacnianie za pomocą tranzystora
Wykażemy, że prąd kolektora (i w zasadzie emitera) jest sterowany niewielkimprądem bazy. Założenia● pomijamy prąd nasycenia złącza kolektorowego,● pomijamy rekombinację w obszarach przejściowych.
Prąd kolektora jest proporcjonalny do składowej dziurowej prądu emitera:
iC=B i
Ep
gdzie B jest częścią dziur, które nie zrekombinowały.
Tranzystor bipolarnywzmacnianie za pomocą tranzystora
Zdefiniujemy współczynnik sprawności emitera (w dobrym tranzystorze jeston bliski jedności):
iC
iE
=Bi
Ep
iEni
Ep
=B = Współczynnik jest bliski jedności.
iE=i
Epi
En
=iEp
iEpiEn
Tranzystor bipolarnywzmacnianie za pomocą tranzystora
Policzymy stosunek prądu kolektora do prądu bazy:
Współczynnik nosi nazwę współczynnika wzmocnienia prądowego.W dobrych tranzystorach o dużym wzmocnieniu może osiągać 1000.
iB=i
En1−B i
Ep
iC
iB
=BiEp
iEn1−B iEp
=
BiEp
iEniEp
1−BiEp
iEniEp
=B
1−B=
1−=
Tranzystor bipolarnywzmacnianie za pomocą tranzystora
Mały prąd bazy “steruje” dużym prądem kolektora. Jak to wykorzystać?
iC
iB
=
Tranzystor bipolarnytranzystory pnp oraz npn
Zamiast konfiguracji warstw p+-n-p możemy zbudować n+-p-n. Otrzymanyw ten sposób tranzystor będzie miał bliźniacze właściwości, ale zamiast
dziur z emitera będą wstrzykiwane elektrony. Można je stosować zamienniepod warunkiem odwrócenia wszystkich źródeł zasilania. Produkuje się parytranzystorów npn/pnp o identycznych parametrach (pary komplementarne).
Tranzystor bipolarnyukłady pracy tranzystora
Źródło sygnału i odbiornik (obciążenie) możemy włączać w obwód tranzystorana rozmaite sposoby. W zależności od sposobu włączenia otrzymaneukłady będą się różniły wzmocnieniem prądowym, wzmocnieniem
napięciowym, opornością wejściową i opornością wyjściową.
Tranzystor bipolarnyukład wspólnej bazy
W układzie wspólnej bazy jedno z wyprowadzeń zarówno sygnału wejściowego,jak i wyjściowego jest przyłączone do bazy. Układ taki jest stosowany
głównie w obwodach wysokiej częstotliwości.
● wzmocnienie prądowe: nieco mniejsze od 1● wzmocnienie napięciowe: znaczne● oporność wejściowa: mała● oporność wyjściowa: duża
Tranzystor bipolarnyukład wspólnego emitera
W układzie wspólnego emitera jedno z wyprowadzeń zarówno sygnału wejściowego,jak i wyjściowego jest przyłączone do emitera. Układ taki jest często stosowany
- charakteryzuje się wzmocnieniem zarówno napięciowym jak i prądowym.
● wzmocnienie prądowe: znaczne● wzmocnienie napięciowe: znaczne● oporność wejściowa: średnia● oporność wyjściowa: duża
Tranzystor bipolarnyukład wspólnego kolektora(wtórnik emiterowy)
● wzmocnienie prądowe: znaczne● wzmocnienie napięciowe: nieco mniejsze od 1 ● oporność wejściowa: duża● oporność wyjściowa: mała
Tranzystor bipolarnystabilizacja punktu pracy
Tranzystorów nie cechuje duża powtarzalność i stabilność parametrów...Szczególnie przykre są ich zmiany ze zmianami temperatury. Powoduje to zmiany
punktu pracy elementów układu elektronicznego i może doprowadzićdo dużych zakłóceń jego funkcji.
Tranzystor bipolarnystabilizacja punktu pracy
Z trzech układów wzmacniaczy w układzie WE układy (b) i (c) posiadająstabilizację punktu pracy za pomocą sprzężenia zwrotnego.
Recommended