F1301 Bevezetés az elektronikába Bipoláris tranzisztorok

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "F1301 Bevezetés az elektronikába Bipoláris tranzisztorok"

Irma Hegedűsné
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 D, Kísérlei Fizika Tanszék F1301 evezeés az elekronikába ipoláris ranziszorok

2 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék POLÁRS TRANZSZTOROK Akív, háromkivezeéses, ké PN ámenei réeggel rendelkező félvezeő 1947.dec.23, Lucen Technologies, ell Labs nnovaions. Waler raain, John ardeen és William Shocklby erősíőhaás apaszal egy ké PN ámenees Ge félvezeőben. zzel a később Nobel-díjjal jualmazo felfedezéssel megnyioák az ua a ranziszoros áramkörök, majd a mikroelekronika fejlődése elő.

3 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék ipoláris ranziszor felépíése: 3 szennyeze réeg: P-N-P vagy N-P-N P + N - P 3 kivezeés: mier (), ázis (), Kollekor () A ké szélső réeg ( 10x) erősebben szennyeze és jóval ( 150x) szélesebb, min a középső, gyengén szennyeze, vékony ( 10μm) bázis réeg. N + P - N 10μm < kisebbségi öléshordozók szabad úhossza a ké PN ámene nem ud egymásól függelenül működni! Rajzjel: pnp npn

4 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék Tranziszorok okozása: TO-92 TO-5 TO-18 TO-220 TO-3P TO-66 TO-3

5 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék ipoláris ranziszor működése: NPN ranziszor: (PNP ranziszornál a feszülségek és az áramok fordíoak) Az emier-bázis PN ámenee nyióirányba, a bázis-kollekor PN ámenee záróirányba kell előfeszíeni. N + P - N Az és a közö nagy az e - és a lyuk koncenráció különbség. Ha az - ámene nyióirányba van előfeszíve az emierből nagyszámú elekron lép á - + a bázisba ( ) U 0 N + P - N - + Ha a - ámene záróírányba van előfeszíve csak a kisebbségi öléshordozóól származó visszáram folyik az ámeneen ( 0 ) U 0

6 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék NPN ranziszor: Az emier-bázis PN ámenee nyióirányba, a bázis-kollekor PN ámenee záróirányba egyszerre előfeszíve: N P N U < U Az emierből a vékony bázisba injekál e - -ok, o már min kisebbségi öléshordozók, diffúzióval belekerülnek a - ámenei réegbe, ahol a záróirányú elekromos ér a kollekorba hajja őke. Mivel a bázis vékony és gyengén szennyeze kicsi a rekombináció valószínűsége kicsi az az elekronok dönő öbbsége az emierből a kollekorba kerül << A = A + A = + A gyengébben szennyeze bázis és kollekor viszonylag széles ámenei réegére viszonylag magas (~10V) feszülség is adhaó. Az U nyióirányó feszülséggel ág haárok közö válozahaó az és így az. Az első () ámene árama ha a másik () ámene áramára ranziszorhaás [ ma] [ μa] = A A = = 1 A + 0 áramerősíési ényező

7 F1301 ev. az elekronikába Si NPN ranziszor jelleggörbéi: r ΔU = Δ differenciális bemenei ellenállás = D, Kísérlei Fizika Tanszék β = d d differenciális áramerősíési ényező r = ΔU Δ

8 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék ipoláris ranziszor erősíő haása: A kollekor körben U = 10V és elhelyezve pl. egy R =200Ω -os erhelőellenállás: N P N R U R =U -U Ha U =670mV 10mA és 50μA. = = + U U β = d d Mivel << és így U R = R 2 V Ha U =690mV 20mA és 100μA és így U R = R 4 V lesz. Mivel U = U -U R ΔU = -ΔU R. A feni példában ΔU =690mV-670mV=20mV és ΔU = -ΔU R =-2V. Az U nyióirányó feszülséggel ág haárok közö válozahaó az és vele együ az és így az U.

9 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék A kollekor-emier () szakasz ellenállásá az U és az haározza meg. r = ΔU Δ

10 F1301 ev. az elekronikába ipoláris ranziszor alapkapcsolásai: D, Kísérlei Fizika Tanszék -U U <0 U U >0 U U <0 U Közös bázisú kapcs. jó feszülségerősíés nincs áramerősíés Közös emieres kapcs. jó fesz. és áramerősíés (erősíők) Leggyakrabban ez alkalmazzák! Közös kollekorú kapcs. nincs feszülségerősíés jó áramerősíés (impedancia illeszőfokoza) U -U >0 U -U

11 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék Tranziszor műszaki adaai (megalálhaók az ado ípus gyári adalapján) Differenciális bemenei ellenállás: Differenciális kimenei ellenállás: gyenáramú erősíési ényező: r r Differenciális áramerősíési ényező: β ΔU r = Δ ΔU r = Δ = d β = d Kollekor-emier maradékáram: S (bázis-emier összeköve!) Kollekor-bázis maradékáram: S (nyio emier!) Kollekor-emier áüési feszülség: U (R)O mier-bázis áüési feszülség: U (R)O Kollekor-bázis záróréegkapaciás: O (ado U -nél) mier-bázis záróréegkapaciás: O (ado U -nél) Haárfrekvencia: f β=1 egyéb haáradaok

12 F1301 ev. az elekronikába mierkapcsolású erősíőfokoza munkapon beállíással: D, Kísérlei Fizika Tanszék R R 2 1 T U U T = 107 U =+12 V R =1kΩ R =180kΩ (bázis előfeszíés) 1 =1μF, 2 =10μF (be-és kimene egyenfesz. leválaszás) U 100 μa 10 ma 10 ma 12 V 50 μa 5mA 5mA 6V 0.67 V 60μA U =U - R U

13 F1301 ev. az elekronikába Feszülségdiagramok: D, Kísérlei Fizika Tanszék U 6 V U R R 2 1 T U U V U 0 R 1 R T 1 2 U =0 sin(ω) R 2 U =-0 sin(ω) U A U = U ki0 feszülségerősíés: (áramerősíés: ki0 ) be0 A = be0

14 F1301 ev. az elekronikába mierkapcsolású erősíőfokoza munkapon sabilizálása: D, Kísérlei Fizika Tanszék R 1 R U = R U 1 2 T U = U + U U = U + R U R 2 R U Ha R (, ) munkapon sabilizálás: R beikaásával csökken a hőmérsékleemelkedés mia fellépő a munkapon elolódás: - A ranziszoron áfolyó áram haására növekszik a ranziszor hőmérséklee növekszik (Δ ) is növekszik (Δ = βδ ) és mivel Δ Δ ΔU = Δ R. Ha eközben U állandó ΔU = -ΔU, vagyis állandó bázisfeszülségnél a növekvő hőmérsékle R segíségével U csökkenésé okozza, ami így csökkeni visszaszabályozás - nagyfrekvenciás kompenzálás

15 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék emenei és kimenei jelleggörbe, munkaegyenes: r = ΔU Δ U /R U A kollekor-emier () szakasz ellenállásá az U és az haározza meg.

16 F1301 ev. az elekronikába Tranziszorok működési arománya erősíőfokozaokban: D, Kísérlei Fizika Tanszék P = U

17 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék rősíő oszályok: A oszályú oszályú A oszályú 10 ma 10 ma 10 ma 5mA 5mA 5mA

18 F1301 ev. az elekronikába áziskapcsolású erősíőfokoza: D, Kísérlei Fizika Tanszék 1 R R R 1 2 U <0 U 3 R 2 Közös bázisú kapcs. jó feszülségerősíés nincs áramerősíés

19 F1301 ev. az elekronikába Kollekorkapcsolású erősíőfokoza (emierköveő): D, Kísérlei Fizika Tanszék -U 1 R 1 T 2 U <0 U R 2 R Közös kollekorú kapcs. nincs feszülségerősíés jó áramerősíés (impedancia illeszőfokoza) U -U >0 U -U

20 F1301 ev. az elekronikába Tranziszoros kapcsolófokoza: >0 0 A 50mA R =1kΩ U =0V U =0.8V U =+12V R =240Ω D, Kísérlei Fizika Tanszék R 100MΩ R 4 Ω U 12V U 0.2V Túlvezérel állapo: a bázis-emier, és bázis-kollekor pn ámene is nyióirányban van előfeszíve. P 2 A úlvezérel állapoban a kollekoremier körnek a elíési feszülségnél a legkisebb az ellenállása. P 1

21 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék Többfokozaú erősíő: A U1 A U2 A U3 A Ue =A U1 A U2 A U3 A e =A 1 A 2 A 3 Ube T 1 T 2 T 3

22 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék llenüemű eljesíményerősíő (komplemener emierköveő) Ha =0V, akkor mindké ranziszor zárva van és így ki =0 A =0 V. T 1 -Ha növekszik, akkor a küszöb nyiófeszülség fele T 1 nyini kezd, 1 nő és így ki = 1 növekszik. Vagyis ha >0.7 V = -0.7 V. -Ha negaív, akkor a küszöb nyiófeszülség Ube U 1 U 2 ki R L ala T 2 kezd nyini, 2 nő és így ki =- 1 lesz. T 2 Vagyis ha < -0.7 V = +0.7 V. -U 0.7 V U A nullpon közeli orzíás kiküszöbölheő ké nyióirányban előfeszíe dióda alkalmazásával.

23 F1301 ev. az elekronikába D, Kísérlei Fizika Tanszék A nullpon közeli orzíás kiküszöbölheő ké nyióirányban előfeszíe dióda alkalmazásával. Ha =0V, akkor mindké ranziszor azonos mérékben van nyiva, 1 = 2 és így ki =0 A =0 V. -Ha növekszik, akkor 1 nő, 2 csökken és R 1 D 1 D 2 T 1 U 1 U ki R L így ki növekszik. Ha >0 V ki >0 A -Ha csökken, akkor 1 csökken, 2 nő és R 2 T 2 2 így ki csökken. Ha <0 V ki <0 A -U Mindegyik eseben =. U

Hasonló dokumentumok

Σ imsc

Σ imsc Elekronika.. vizsga 7........ Σ imsc Név: Nepun:. Felada ajzoljon le egy egyszerű, de működőképes differenciál erősíő, mely véges β paraméerű, npn ranziszorpár aralmaz, munkapon állíásra ideális áram-