Download
1 / 34
450 likes | 1.08k Views
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.
E N D
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 ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA– Jakub Dawidziuk sobota, 4 października 2014
Tranzystor Trójkońcówkowy półprzewodnikowy element elektroniczny, posiadający zdolność wzmacniania sygnału elektrycznego. Nazwa tranzystor pochodzi z angielskiego zwrotu "transfer resistor", który oznacza element transformujący rezystancję.
Tranzystory - rodzaje • Wyróżnia się dwie główne grupy tranzystorów, • które różnią się zasadniczo zasadą działania: • Tranzystory bipolarne, w których prąd wyjściowy jest funkcją prądu wejściowego (sterowanie prądowe). • Tranzystory unipolarne (tranzystory polowe), w których prąd wyjściowy jest funkcją napięcia (sterowanie napięciowe). Jakub Dawidziuk sobota, 4 października 2014
Tranzystory(ang. TRANSISTOR = TRANSfer resISTORs) Podział 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
Tranzystory - zastosowania 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 PODSTAWY ELEKTRONIKI – Jakub Dawidziuk 20 października 2006
Stany pracy tranzystora • 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.
Tranzystor bipolarny – zasada działania 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: http://www.eres.alpha.pl/elektronika/readarticle.php?article_id=7
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. pnp npn Jeżeli tranzystor jest w stanie normalnej pracy czyli spełnia powyższe warunki to z dobrym przybliżeniem prawdziwą jest zależność, którą warto zapamiętać: IC=hFE· IB=b·IB 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.
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 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: • 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.
Charakterystyki U-I tranzystora npn w konfiguracji OE UCEsat - parametr katalogowy, podawany przy określonej wartości IC oraz IB. UCEsat = 0,2 ÷2V Tranzystory mocy Tranzystory małej mocy
Charakterystyki wyjściowe tranzystora npn (przykłady OB i OE) OB OE
Parametry graniczne tranzystora przekroczenie grozi uszkodzeniem • 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
