Overzicht vierde college SVR “Transistoren (vervolg)”

Overzicht vierde college SVR“Transistoren (vervolg)” • Herhaling • de p-n overgang (diodes) • de p-n-p of n-p-n overgang (transistoren) • Transistoren (vervolg): • bipolaire versus veldeffect transistoren • enkele schakelingen met transistoren • Van transistor naar Operationele versterker (OpAmp) • Ook versterking van DC signaal • Karakteristiek van ideale OpAmp

Ladingsverdeling in p-n overgang (diode) p-type (verarmingslaag) n-type • Voor Uext = 0 is er stroombalans (bij Uint Egap/q): • generatiestroom -Is : creatie van e+h paren in verarmingslaag • diffusiestroom Is eqV/kT : meerderheidsladingsdragers die “tegen de potentiaalberg op klimmen” • Voor Uext > 0 wordt de barrière kleiner (en diffusiestroom groter)

Ladingstransport in detail

Karakteristieken van bipolaire transistor 1. Spanningsgestuurde stroombron 2. Stroomversterkingsfactor  UBE  0.6 V   20 - 1000 Regtien-10.2

Transistoren (een kort overzicht) • Nulde-orde aanpak: 1. Transistor open bij vast voltage VBE  0.6 V 2. Basis trekt vrijwel geen stroom (»1) • Eerste-orde aanpak: 1. VBE verandert toch een beetje (eindige steilheid s = 1/Rdiff ) 2. Eindige “stroomversterking ” • Toepassingen van transistoren • Voltage-stroom omzetter (Regtien §10.2.1) • Voltage versterker (Regtien §10.2.2 en 10.2.3) • Emitter volger = buffer versterker (Regtien §10.2.4)

Vervangingsschema transistor • Gebruik als spannings-stroom omzetter Vraag: Wat is de relatie tussen IC en Ui ? Regtien-10.5 & 10.6

Transistor als spanningsversterker • Instelling werkpunt is heel belangrijk !! • Differentiële versterking rond werkpunt Regtien-10.7 & 10.10

Transistor als spanningsversterker • Instelling werkpunt is heel belangrijk !! • Differentiële versterking rond werkpunt UB(t) = UB,0 + ui sin(t) UC(t) = UC,0 + uo sin(t+) A = uo/ui Regtien 10.10

Vervangingsschema AC spanningsversterker • Spanningsversterker met • instelling basisspanning • capacitieve koppeling van ingang en uitgang Regtien-10.11

Vergroting van hoogfrequente versterking Regtien-10.12 Extra condensator !

Emittervolger (als bufferversterker) Vb. RE = 10 k, Iwerk = 1.0 mA,  = 200 => Rin = RE/  = 2 M Rout = re = 25  Regtien-10.13

Veldeffecttransistor (Junction FET)

Veldeffecttransistor (JFET & MOSFET) MOS = Metal-Oxide- Semiconductor Regtien-11.3 & 11.5

Karakteristieken van JFET werkgebied JFET • Drie regiems: Weerstand, Verkleining kanaal, Pinch-off • Pinch-off gebied (gebied 3 in Fig. 11.2c) • steilheid s [mA/V] = 1/Rdiff Regtien-11.2

Vervangingsschema FET • Pinch-off gebied • FET heeft hoogohmige gate ingang ( > 10 G ) • (enkel lekstroom gate condensator) • Steilheid FET sFET = 1/Rdiff < sbipolar(Steilheid bipolair) Regtien-11.4

Schakeling met FETs Spannings-stroomomzetter Spannings- versterker Regtien-11.6 & 11.7

Verschilversterker stroombron symmetrische schakeling om driftproblemen te vermijden (dUBE/dT  2 mV/K) Regtien-10.14

Samenvatting SVR4 • Halfgeleiders, doping, en het belang van de p-n overgang • Bipolaire transistoren uit p-n-p en n-p-n schakelingen • Schakelingen met transistoren • Spanningsstroomomzetters • Spanningsversterkers, … • Types transistoren: bipolair, JFET, MOSFET • ZELFSTUDIE: • Regtien Hoofdstukken 9, 10, 11

Overzicht vierde college SVR “Transistoren (vervolg)”