Upload
tod
View
56
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Tranzystory - cele wykładu. Celem wykładu jest przedstawienie:. • działania tranzystora bipolarnego polaryzacji i zakresów pracy tranzystora konfiguracji połączeń zależności opisujących prądy w tranzystorze punktu pracy tranzystora obszaru pracy bezpiecznej. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Celem wykładu jest przedstawienie:
• działania tranzystora bipolarnego
• polaryzacji i zakresów pracy tranzystora
• konfiguracji połączeń
• zależności opisujących prądy w tranzystorze
• punktu pracy tranzystora
• obszaru pracy bezpiecznej
ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA– Jakub Dawidziuk czwartek 20 kwietnia 2023
Tranzystory - cele wykładu
Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu "transfer resistor", który oznacza element transformujący rezystancję.
Tranzystor
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).
Jakub Dawidziuk czwartek 20 kwietnia 2023
Tranzystory - rodzaje
Tranzystory (ang. TRANSISTOR = TRANSfer resISTORs)
Tranzystory bipolarne i unipolarne
BIPOLARNE (BJT – Bipolar Junction Transistor)
STEROWANE PRĄDOWO, czyli aby IC ≠ 0 musi IB ≠ 0
UNIPOLARNE (FET – Field Effect Transistor)
STEROWANE POLEM ELEKTRYCZNYM
występującym pomiędzy bramką i źródłem, czyli napięciem UGS
wytwarzającym to pole, ale IG ≈ 0
Podział
Tranzystor ze względu na swoje właściwości wzmacniające znajduje bardzo szerokie zastosowanie. Jest oczywiście wykorzystywany do budowy wzmacniaczy różnego rodzaju: różnicowych, operacyjnych, mocy (akustycznych), selektywnych, pasmowych. Jest kluczowym elementem w konstrukcji wielu układów elektronicznych, takich jak źródła prądowe, lustra prądowe, stabilizatory, przesuwniki napięcia, przełączniki, przerzutniki oraz generatory.Ponieważ tranzystor może pełnić rolę przełącznika, z tranzystorów buduje się także bramki logiczne realizujące podstawowe funkcje boolowskie, co stało się motorem do bardzo dynamicznego rozwoju techniki cyfrowej w ostatnich kilkudziesięciu latach. Tranzystory są także podstawowym budulcem wszelkiego rodzaju pamięci półprzewodnikowych
Tranzystory - zastosowania
Tranzystory (ang. TRANSISTOR = TRANSfer resISTORs)
Podział
Tranzystory
PODSTAWY ELEKTRONIKI – Jakub Dawidziuk 20 października 2006
Symbol graficzny tranzystora bipolarnego npn
Budowa tranzystora bipolarnego npn
Symbol graficzny tranzystora bipolarnego pnp
Zastosowania tranzystorów
Zastosowania tranzystorów: łącznik
Zastosowania tranzystorów: wzmacniacz
Łącznik tranzystorowy (npn)
Łącznik tranzystorowy (pnp)
„Tranzystorowy człowiek”
Tranzystor bipolarny (BJT) npn – układy połączeń
Tranzystor bipolarny (BJT) pnp – układy połączeń
Rozróżnia się cztery stany pracy tranzystora bipolarnego:•stan zatkania (odcięcia): złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku zaporowym, •stan nasycenia: złącza BE i CB spolaryzowane są w kierunku przewodzenia, •stan aktywny: złącze BE spolaryzowane w kierunku przewodzenia, zaś złącze CB zaporowo, •stan aktywny inwersyjny (krócej: inwersyjny): BE zaporowo, CB w kierunku przewodzenia (odwrotnie niż stanie aktywnym).
Stan aktywny tranzystora jest podstawowym stanem pracy wykorzystywanym we wzmacniaczach; w tym zakresie pracy tranzystor charakteryzuje się dużym wzmocnieniem prądowym (kilkadziesiąt-kilkaset).Stany nasycenia i zaporowy stosowane są w technice impulsowej, jak również w układach cyfrowych.Stan aktywny inwersyjny nie jest powszechnie stosowanych, ponieważ ze względów konstrukcyjnych tranzystor charakteryzuje się wówczas gorszymi parametrami niż w stanie aktywnym (normalnym), m.in. mniejszym wzmocnieniem prądowym.
Stany pracy tranzystora
Obszary pracy tranzystora npn
Tranzystor bipolarny – zasada działania
http://www.eres.alpha.pl/elektronika/readarticle.php?article_id=7
O, już słyszę ten jęk: "Ale czy to w ogóle można zrozumieć ?!" No cóż, po wykonaniu wielu doświadczeń (na ludziach) jestem skłonny twierdzić, że można. Oczywiście nie od razu w całej pełni, rozumienie wszystkich subtelnych zjawisk zachodzących w tranzystorach to przywilej nielicznych, ale większość zainteresowanych elektroniką może opanować tę sprawę na tyle, żeby opracowywać własne układy. Tylko nie trzeba zaczynać od strasznie dłuuugich wzorów z baaardzo mądrych książek. Spróbujmy zacząć od dość ważnego, a zwykle pomijanego stwierdzenia: tranzystor nie działa, jakby to rzec, sam z siebie. Działa, kiedy konstruktorzy technolodzy dołożą odpowiednio wielu starań, żeby działał. Właściwie tak samo jest ze wszystkimi rzeczami: np. rower daje się używać, kiedy kółka obracają się na kulkowych łożyskach, a nie są np. przyspawane do ramy. Dlatego nie jest tak, że wystarczy sklecić ze sobą trzy warstwy półprzewodnika o odpowiednich przewodnościach i już będzie tranzystor.
Ciąg dalszy pod poniższym adresem:
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 w kierunku zaporowym, •nie mogą zostać przekroczone maksymalne wartości IC, IB, UCE, moc wydzielana
na kolektorze IC· UCE, temperatura pracy czy też napięcie UBE.
Jeżeli tranzystor jest w stanie normalnej pracy czyli spełnia powyższe warunki to z dobrym przybliżeniem prawdziwą jest zależność, którą warto zapamiętać:
gdzie hFE jest współczynnikiem wzmocnienia prądowego nazywanego również betą.
Współczynnik ten 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.
IC=hFE· IB=·IB
npn pnp
Tranzystor pracujący w układzie wzmacniacza. Złącze kolektor-baza jest spolaryzowane zaporowo (bateria EC), natomiast złącze baza-emiter
w kierunku przewodzenia (bateria EB)
Elektrony wprowadzane z emitera do bazy stają się tam nośnikami mniejszościowymi i drogą dyfuzji oddalają się od złącza emiterowego. Część tych elektronów łączy się z dziurami, których w bazie jest bardzo dużo (obszar p). Wszystkie elektrony, które dotrą w pobliże złącza kolektor-baza 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.
Rozpływ prądu w tranzystorze npn. Ponieważ złącze baza-emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia to istnieje przepływ dziur z obszaru p do obszaru n oraz przepływ elektronów z obszaru n do obszaru p.
Charakterystyki tranzystora
Charakterystyka wyjściowa tranzystora, która przedstawia zależność prądu kolektora IC od napięcia
kolektor-emiter UCE przy doprowadzonym napięciu
wejściowym baza-emiter UBE. Zauważmy, że:
• powyżej pewnego napięcia prąd kolektora prawie nie zależy od napięcia UCE,
• do wywołania dużej zmiany prądu kolektora IC
wystarczy mała zmiana napięcia baza-emiter UBE.
Punkt, w którym następuje zagięcie charakterystyki wyjściowej nazywany jest napięciem nasycenia kolektor-emiter UCEsat.
Prąd kolektora IC jest tu
funkcją napięcia baza-emiter UBE.
Charakterystyka ta ma charakter wykładniczy. Dla tranzystora współczynnik korekcyjny m jest praktycznie równy jeden i wzór opisujący charakterystykę przejściową można z dobrym przybliżeniem przedstawić jako:
Charakterystyki U-I tranzystora npn w konfiguracji OE
UCEsat - parametr katalogowy,podawany przy określonej wartości
IC oraz IB.
nasyceniazakresiew
C
CECE I
Ur
sat
UCEsat = 0,2 ÷2V
Tranzystorymałejmocy
Tranzystorymocy
Charakterystyki wyjściowe tranzystora npn (przykłady OB i OE)
OB OE
Tranzystor bipolarny w konfiguracji OE – obszary pracy
przekroczenie grozi uszkodzeniem
Parametry graniczne tranzystora
UCE0max - maksymalne dopuszczalne
napięcie kolektor-emiter
UEB0max - dopuszczalne napięcie
wsteczne baza-emiter
UCB0max - dopuszczalne napięcie
wsteczne kolektor-baza
ICmax - maksymalny prąd kolektora
IBmax - maksymalny prąd bazy
Pstrmax - maksymalna dopuszczalna
moc strat
Parametry tranzystora BC 211
Parametry tranzystora BC 211