1 / 26

P N P

w N << L n , L p. C. E. P N P. I E. I Cp. I C. I C0n. I Ep. I B1. I C0p. I B2. I En. U CB. U EB. -x E. x C. 0. w B. I B. w B = w ef. čtyřpól, spotřebič. Bipolární tranzistor. Vzdálenost

lael-hardin
Download Presentation

P N P

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. wN << Ln , Lp C E P N P IE ICp IC IC0n IEp IB1 IC0p IB2 IEn UCB UEB -xE xC 0 wB IB wB =wef čtyřpól, spotřebič Bipolární tranzistor Vzdálenost mezi PN E , C wN << Ln , Lp jinak dvě „samostatné“ diody IB, IC, IE = f(UEB, UCB) - idealiz. model 1) NA, ND v E, B, C - homogenní 2) strmé PN 3) hranice mezi OPN emit. a bází strmá 4) dtto pro kolektorovou str. 3) a 4)  wef 5) délka emitoru a kolektoru > Lp (Ln) 6) SC a SE - stejná (standard SC>> SE  1 ) Difúze , “malá” rekombinace Normální režim Inverzní režim IE =IEp +IEn IC = - (ICp + IC0p + IC0n) IB = - (IE +IC)

  2. Bipolární tranzistor jednorozměrný model f(x) A)E pouze v OPN přechodů B)generace a rekombinace - mimo OPN C)wef = wB = konst.  f(UCB) vstřik nosičů náboje emitorem - nízký (není přídavné pole v bázi) UEB - propustné, UCB - závěrné ICOp, ICOn -ICO- závěrný proud kolektoru IEp - vstřik do báze IEn - vstřik do emitoru IEp - většina do kolektoru difúzí - ICp zbytek rekombinace v B => IB IE = IEp + IEn IC = - (ICOp + ICOn + ICp) IB = - (IE + IC) ICp= f(UEB) => řízení IC IEp = SEJEp = -SE eDp (d(ΔpnB(x))/dx)|x=0

  3. Bipolární tranzistor IE = a11[exp(UEB/uT)-1] - a12[exp(UCB/uT)-1] IC = -a21[exp(UEB/uT)-1] + a22[exp(UCB/uT)-1] a11= eSEDnnpOE/Ln + eSEDppnOB/wB(= IEBS) a12 = eSEDppnOB/wB(= ICBS . αR) a21 = eSCDppnOB/wB(= IEBS . αF) a22 = eSCDppnOB/wB + eSCDnnpOC/Ln(= ICBS) je-li symetrie SE = SC , x-model = >a12 = a21 “konstanty” = f(konstrukce, materiál) SB, normální režim, UEB> 0 , UCB = 0 ,aktivní režim IE = a11 [exp(UEB/uT)-1] IC = -a21 [exp(UEB/uT)-1] zesil. čin. = IC / IE|UCB=0 = -a21 / a11 = - αF 1 > αF> 0 ! typicky 0,99

  4. Bipolární tranzistor SB, inverzní režim, UEB = 0 , UCB> 0 , aktivní režim obdobný postup, jiné aij zesil. čin. = IE / IC|UEB=0 = - αR 1 > αR> 0 ! typicky 0,5-0,8 (reálné) pro UCB nenulové, záporné IE = a11 [exp(UEB/uT)-1] - a12 [exp(UCB/uT)-1] IC =-a21 [exp(UEB/uT)-1] +a22 [exp(UCB/uT)-1] IE = a11 [exp(UEB/uT)-1] + a12 IC =-a21 [exp(UEB/uT)-1] - a22 IC = f(IE) IC = - a21. IE/ a11 - (a11 a22 - a12 a21)/ a11= IC = - αF . IE - ICBO ICBO ... zbytkový proud při nezapoj. emitoru

  5. Bipolární tranzistor Podobně - inverzní aktivní režim IE = - αR . IC - IEBO IEBO... zbyt. proud při nezapoj. kolektoru αF . IEBO = ICBO . αR a11= IEBO /(1 - αF αR) a12 = ICBO αR /(1 - αF αR) a21 = IEBO αF /(1 - αF αR) a22 = ICBO /(1 - αF αR) Chování vnitřního tranzistoru ! Obdobně pro ICBS , podmínky obráceně ICBS = - ICBO /(1 - αF αR) pak IS = IEBS αF = ICBS αR Zkrat CB , UCB = 0 , UEB< 0 zbytkový proud emitor báze IEBS IE|UCB=0 = - IEBO /(1 - αF αR) = - IEBS

  6. Bipolární tranzistor Výsledné rovnice IE = IS / αF . [”UEB”] - IS . [”UCB”] (5.20) IC= - IS . [”UEB”] + IS/ αR . [”UCB”] IS ... Current scale factor uměrný ploše přechodu !! (1:3) Vztahy mezi zbytkovými proudy IE|UCB=0 = - IEBS = - IEBO /(1 - αF αR) IC|UEB=0 = ICBS = - ICBO /(1 - αF αR) IS = IEBS αF = ICBS αR IEBO αF = ICBO αR Indexy 0 ... nezapojená třetí elektroda S ... zkratovaná - „ -

  7. je 0 pro UCB=0 UCB < 0 - 10 V UCB= 0 IE [mA] 20 přičítání UCB < 0 - 4 V 0,6 UEB [V] Bipolární tranzistor Vstupní charakteristikaSB Normální režim IE = IS / αF . [”UEB”] - IS [”UCB”] ! UCB < 0 IE = IEBS . [exp(UEB/uT) - 1] -ICBS . αR . [exp(UCB/uT) - 1] IE = IEBS . [”UEB”] - ICBS . αR Kolektorové napětí způsobuje odsávání emitorem vstříknutých nosičů náboje z prostoru báze  zvýšení IE IE

  8. IE P N P IC IC [mA] IE -25 UEB 20mA UCB= 0 15 IE P N P IC 10 5 UEB 0 +0,8 UCB > 0 -10 -20 UCB [V] Bipolární tranzistor Výstupní charakteristikaSB Normální režim IC = - αF . IE – ICBO (5.12) ICUCB=O = PLNÁ hodnota už od UCB = 0 IC  f (UCB) téměř (reálně wef = f(UCB) )

  9. Orientace zdrojů správně polarizující přechody tranzistoru v normálním režimu E B C IE IE IC P N P IC IE [mA] UCB 20 + - + - UCB UEB UEB UCB < 0 - 4 V UCB UCB= 0 „Čtyřpólové“ - spotřebičové orientace 0,6 UEB [V] Obecný příklad označení orientace veličin Charakteristiky tranzistorů, diod - zásadně zobrazovány ve spotřebičové orientaci ! IC = - IC IE =IE UEB =UEB UCB = - UCB Emitorový přechod v normálním režimu - propustný Kolektorový přech. v normálním režimu - závěrný

  10. Bipolární tranzistor IN II IC IE RCC´ REE´ C´ B´ E´ Směr ovládání - přenos C E UCB II/I IN /F UEB RBB´ RBE RBC B B Ebers-Mollův náhradní obvod BJT „Pozor“ na definici IR ... E´B´C´ vnitřní tranzistor IR = II IF = IN F = N R = I

  11. Bipolární tranzistor αB = funkce (, , ) IE = IEp + IEn p = IEp / IE IEp = p IE (co se dostane do báze) IC = IC1 (vstřik) + IC0 (klidový) = αB IE + IC0 IC1 = IEp . p = IE . p. p(to co se dostane do kolektoru) IC1 = αB . IE = αp . IE αB = αp = p . p . () (PNP) = αn = n . n . () (NPN) (standard SC>> SE =>  1 ) Postupu událostí vstřik, přenos, sběr αB = f (,, ) IEp p IEp IC = αB IE + IC0 IE P N P IC -UCB UEB  ... bázový přenosový činitel  ... injekční účinnost ... účinnost kolektroru IB

  12. Bipolární tranzistor UCE= 0 IC IB [A] N -20 - IB UCE P PNP |UCE| >>|UCESAT| - 4 V N UBE= 0 UBE -0,6 UBE [V] Vstupní charakteristiky SE Normální režim - IB = IE + IC součet rovnic (5.20) IB = IEBS (1 - αF) [exp(UEB/uT)-1] + ICBS . (1 - αR). [exp(UCB/uT)-1] UBE = - UEB UCE = UCB - UEB << 0 IB = f(UBE) = IEBS .(1- αF) [exp(UEB/uT) -1] -ICBS . (1- αR) . [1] UEB (IB=0) = UT. ln{1 + ICBS . (1 - αR)/IEBS (1 - αF)} téměř  f(UCE ) NPN znaménka a orientace obráceně

  13. Bipolární tranzistor Výstupní charakteristiky SE Normální režim UCE = UCB - UEB IE = IC + IB αE =  IC / IBP0, UCE = konst. někdy F d IC =αE . d IB / integrace 1) IC =αE . IB + K´ 2) IC = αB . IE + ICBO / . (1/αB) (SB) ICBO ... zbytkový proud při nezapojeném emitoru upravíme 2) tak aby vypadala jako 1) IC/αB - ICBO/αB = IE = IC + IB -IB - ICBO/αB = IC - IC/αB = IC (αB - 1)/ αB IC = IB . αB/(1 - αB) + ICBO/(1 - αB) (1 + αB/(1 - αB)) Zavedeme: αE = αB/(1 - αB) IC = IB . αE + ICBO . (1 + αE)= αE . IB + ICEO

  14. Oblast saturace Mez saturace Mezní přímka Bipolární tranzistor PCmax IC(mA) Hyperboly konst. výkonu 8 40 A IB 30 20 10 5 IB=0 IC10-9A UCE(V) 20

  15. Mezní přímka IB Bipolární tranzistor IC Jiný odstup charakteristik = jiné H21E resp. h21e Normální režim UCE Inverzní režim

  16. IB Bipolární tranzistor Rozdíl H21Eresp. h21e resp.h21e IC IB2 P0 PO IB IC IB1 IB IB1 IB2 UCE = k. UCE IB IC =  IC/ IB.IB +  IC/UCE.UCE h21e =tečna k převodní charakteristice IC= h21eIB+h22eUCE H21E=ICPo/IBPo - sečna h21e=IC/IBPo,UCE=O ! h21e=IC/IBPo,UCE=konst h21e= pro konkrétní zapojení H21E=IC/IBPo

  17. Bipolární tranzistor h21e = f (IC, UCB,j) αB = funkce (, , ) h21e spínací UCB pro lin. zesil. N+ IC P E h21e j N+ logNA- ND N- E B C x wef IC

  18. Bipolární tranzistor h21e = f (IC, UCB ,j) h21e=IC/IBPo,UCE=k. IC IC IB = k. Earlyho napětí IB  UCE2 UCE1 N+ UCE h21e P E N+ UCB logNA- ND N- E B C x IC wef

  19. Bipolární tranzistor h21e = f (IC, UCB ,j) IC0=f(j) IC j IB IB  UCE h21e j j UCE IC UBE

  20. Bipolární tranzistor h21e = f (IC, UCB,j) h21e=IC/IBPo,UCE=k. IC IB = k. UCE Kvazisaturace Kirkův jev IB  UCE2 UCE1 UCE N+ h21e Oblast vysokých IC P E N+ logNA- ND N- E B C x wef IC

  21. IB Bipolární tranzistor - NLO - s h parametry h22e=IC / UCEPo,IB=k h21e=IC / IBPo,UCE=k IC  IC h21e  IB 1/h22e h11e h22e P0  UBE  UCE h12e UCE h21e IB IB =k UCE IB UBE = h11eIB + h22e UCE IC = h21eIB + h22eUCE UCE=0 UCE=nelze h11e=UBE / IBPo, UCE=k UCE =k UCE h11e h12e=UBE / UCEPo, IB=k PO UCE>> UCESAT  UBE

  22. Oblast saturace Mez saturace Mezní přímka Bipolární tranzistor PCmax ICmax 50 Hyperboly konst. ztrát. výkonu 5 40 IC [mA] IB [A] 30 Aktivní oblast 20 10 „IB=0“ 5 IB=0 IC10-9 30 UCEmax UCE

  23. Mezní přímka Oblast saturace Mez saturace Bipolární tranzistor - Saturační napětí ICmax 50 ICNmax 5 IC [mA] 40 IB [A] 30 Aktivní oblast 20 10 5 IB=0 30 UCE IC10-9A UCESAT =0,2V (÷0,5V)

  24. Vliv vstřiku z E do C Osamocený přechod colektoru U(BR)CEO C Vliv snížení vstřiku z E do C U(BR)CBO UCEO,ICEO U(BR)CEU UCBO,ICBO N IC UCB RBE=  UCEU,ICEU Vliv snížení vstřiku z E do C N P - IB U(BR)CES UCE UCES,ICES P N - IB N E UBE < 0 Vliv snížení vstřiku z E do C U(BR)CER IC IC IC IC UBE= 0 - IB Odvedení části IC mimo E UCER,ICER Záporné předpětí N N N - IB - IB Odvedení části IC mimo E UCE UCE UCE P P P RBE= 0 N N N UBE UBE UBE UBE - IB Odvedení části IC mimo E RBE= konečný Bipolární tranzistor - První průraz U(BR)CE0 IC Oblast uzavřeného stavu IB  0 U(BR)CE0 IB U(BR)CBO U(BR)CER U(BR)CES IC10-9A IB=0 U(BR)CEU UCE0 ICE0  ICER ICES ICEU ICB0 UCEmax UCE0 UCB0 UCE UCEU UCER UCES

  25. Vliv vstřiku nosičů náboje ze sousedního přechodu PN na UBR IC = B.M.IE + M.ICO IC = IE IC = M.ICO /(1- B.M)  Podmínka průrazu IC  1- B.M= 0 B.M= 1 E/(1+E) = B = 1/M = 1-(U/UBR) E/(1+E) = 1- (U(BR)CE0/U(BR)CB0) (U(BR)CE0/U(BR)CB0) =1- E/(1+E) (U(BR)CE0/U(BR)CB0) =((1+E) - E )/(1+E) (U(BR)CE0/U(BR)CB0) =1/(1+E) U(BR)CE0/U(BR)CB0= 1/(1+E)1/ U(BR)CE0 = U(BR)CB0/(1+E)1/ ! U(BR)CE0  U(BR)CB0/(E)1/

  26. Bipolární tranzistor - Druhý průraz (více typů)

More Related