A bipoláris tranzisztor és alkalmazásai

Slides:



Advertisements
Hasonló előadás
A bipoláris tranzisztor és alkalmazásai
Advertisements

A bipoláris tranzisztor és alkalmazásai
1 Dekomponálás, detritivoria Def.: azon szervezetek tevékenysége, amelyek elhalt szerves anyag feldarabolását, bontását és a mineralizáció útjára irányítását.
A félvezető dióda. PN átmenet kivitele A pn átmenet: Olyan egykristályos félvezető tartomány, amelyben egymással érintkezik egy p és egy n típusú övezet.
Bevándorlók társadalmi beilleszkedése európai politika – közép európai valóság Kováts András Menedék – Migránsokat Segítő Egyesület.
Származtatott termékek és reálopciók Dr. Bóta Gábor Pénzügyek Tanszék.
2013. tavaszSzármaztatott termékek és reálopciók1 Fedezeti ügyletek Határidős ügylet segítségével rögzíthető a jövőbeli ár –árfolyamkockázat kiküszöbölése.
Beruházási és finanszírozási döntések kölcsönhatásai 1.
Bőrimpedancia A bőr fajlagos ellenállásának és kapacitásának meghatározása.
Károly Alexandra és Kocsis Ákos 10.B. Tranzisztorok A legfontosabb félvezetőeszközök: – erősítőként (analóg áramkörökben) – kapcsolóként (digitális áramkörökben)
A MINŐSÉGFEJLESZTÉSI TERÜLET 2007 Menner Ákos. A minőségfejlesztés intézményi ritmusa Önértékelés 2006 Önértékelésből származó fejlesztési célkitűzések.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék ENERGETIKA VILLAMOS ENERGIA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN.
Kockázat és megbízhatóság
vizuális megismerés – vizuális „nyelv” vizuális kultúra
PANNON-LNG Projekt Tanulmány LNG lehetséges hazai előállításának
Gyűjtőköri szabályzat
Budapest-Fasori Evangélikus Gimnázium
Becslés gyakorlat november 3.
Számítógépes Folyamatirányítás
Egy üzemben sok gyártósoron gyártanak egy bizonyos elektronikai alkatrészt. Az alkatrészek ellenállását időnként ellenőrzik úgy, hogy egy munkás odamegy.
Az integrált áramkörök (IC-k) típusai és tervezése
Levegőszennyezés matematikai modellezése
Energia(termelés) és környezet BMEGEENAEK7 és BMEGEENAKM1
A talajok szervesanyag-készlete
Kockázat és megbízhatóság
Az elektronika félvezető fizikai alapjai
Kockázat és megbízhatóság
A mozgási elektromágneses indukció
Munka és Energia Műszaki fizika alapjai Dr. Giczi Ferenc
Gazdaságstatisztika Korreláció- és regressziószámítás II.
Tartalékolás 1.
Az integrált áramkörökben (IC-kben) használatos alapáramkörök
Szerkezetek Dinamikája
Automatikai építőelemek 8.
A bőr elektromos modellje
Regressziós modellek Regressziószámítás.
KITEKINTÉS Elektronika I.
Dr. Hubai Ágnes Közbeszerzési Tanácsadók Országos Szövetsége, elnök
Kovács Ibolya szociálpolitikus Foglalkoztatási és Szociális Hivatal
Monitor(LCD).
Elektronika Alapismeretek II. rész.
RUGÓK.
Elektromos alapjelenségek
Bipoláris technológia Mizsei János Hodossy Sándor BME-EET
AVL fák.
Járművillamosság és elektronika II.
Fényforrások 3. Kisülőlámpák
Az Európai Unió földrajzi vonatkozásai
Háztartási termelés, család, életciklus
A RÖNTGEN ÉS A RADIOAKTÍV SUGÁRZÁSOK DETEKTÁLÁSA
Térvezérelt tranzisztorok FET (field effect transistor)
A számítógép története
Fizikai kémia I. a 13. VL osztály részére 2013/2014
A szállítási probléma.
I. HELYZETFELMÉRÉSI SZINT FOLYAMATA 3. FEJLESZTÉSI FÁZIS 10. előadás
Dr. Varga Beatrix egyetemi docens
Binomiális fák elmélete
(PDP) Plazma Display Panel
Mintaillesztés Knuth-Morris-Pratt (KMP) algoritmus
Munkagazdaságtani feladatok
Állandó és Változó Nyomású tágulási tartályok és méretezésük
Áramlástan mérés beszámoló előadás
Monopolisztikus verseny, Oligopólium
Vektorok © Vidra Gábor,
Háttértárak Merevlemezek.
Pár óra tanulmányozás eredményei Nahalka István 2018 szeptember 1.
Kovács Ibolya szociálpolitikus Foglalkoztatási és Szociális Hivatal
Háttértárak Merevlemezek.
A talajok mechanikai tulajdonságai III.
Elektromos alapfogalmak
Előadás másolata:

A bipoláris tranzisztor és alkalmazásai

Tranzisztorok A legfontosabb félvezetőeszközök, alkalmazásuk: Típusai: erősítőként analóg áramkörökben kapcsolóként digitális áramkörökben Típusai: BJT Bipoláris tranzisztor („Bipolar Junction Transistor”) Áram által vezérelt Röviden: áramvezérelt („current-amplifying”) FET Térvezérlésű tranzisztor („Field Effect Transistor”) Elektromos tér által vezérelt Röviden: térvezérelt („field effect”)

A bipoláris tranzisztor (BJT) Két egymással szoros kapcsolatban lévő pn átmenetből áll, a középső réteg közös Az npn és a pnp kialakítás egyaránt elképzelhető Az npn tranzisztor gyorsabb, ezért ez a gyakoribb

A tranzisztorhatás A BJT rajzjele Emitter Bázis Kollektor Az „ős”, a tűs tranzisztor...

A BJT több, mint két dióda! A tranzisztorhatás A BJT két, közös anódú (p-oldal) diódaként is felfogható, de fellép egy új jelenség, a tranzisztorhatás. A BJT több, mint két dióda!

A diszkrét (nem IC-beli) bipoláris tranzisztor (BJT) felépítése Két pn átmenet, szoros (néhány m) közelségben BJT Planáris tranzisztor Két lehetőség: npn vagy pnp szerkezet A működés azonos, általában csak az npn-t tárgyaljuk...

A diszkrét (nem IC-beli) BJT felépítése Elvileg szimmetrikus, gyakorlatilag nem az wBM “metallurgiai” bázisvastagság

A diszkrét (nem IC-beli) BJT felépítése

A diszkrét (nem IC-beli) BJT felépítése Kisteljesítményű tranzisztor Chipméret: ~ 0,50,50,3 mm

A diszkrét (nem IC-beli) BJT felépítése Közepes teljesítményű tranzisztor B E

Az integrált áramköri BJT felépítése

Az integrált áramköri BJT felépítése P-típusú adalékolás: Akceptor anyagok: Bór (B), Alumínium (Al), Gallium (Ga), Indium (In) Kollektor Bázis Emitter N-típusú adalékolás: Donor anyagok: Foszfor (P), Arzén (As), Antimon (Sb)

A bipoláris tranzisztor áramai Aktív beállítás: EB átmenet nyitva, CB zárva A: közös bázisú, nagyjelű (egyenáramú) áramerősítés

A bipoláris tranzisztor jellegzetességei A bázis és az emitter között az áram kisebb részét a bázisbeli többségi hordozók szállítják lyukak npn tranzisztor esetén A fő áramot az emitterből a kollektorba a bázison keresztül a kisebbségi töltéshordozók szállítják elektronok npn esetén Ezért a BJT-t kisebbségi-hordozó alapú eszköznek is nevezik

Az áramerősítés folyamata Cél, hogy az emitter árama megjelenjen a kollektorban, azaz hogy az emitterből jövő többségi töltéshordozók minél nagyobb számban érjék el a kollektort A veszteségek forrásai: Az emitter áram egy része nem a kollektor felé folyik A nyitott átmenet lyukárama a bázisból az emitter felé irányul. (IE = IEn + IEp) , ebből csak az elektronáram indul el a kollektor felé A bázisba érkező elektronáram egy része rekombinálódik (IBr ) a bázisban ill. a kiürített rétegekben, azaz nem éri el a kollektort

A bipoláris tranzisztor áramai A: közös bázisú, nagyjelű áramerősítési tényező Injektálási v. emitter hatásfok [éta]: Szállítási (transport) hatásfok: Az IB bázisáram nagysága szabályozza az IC kollektor-áramot

A tranzisztorhatás feltételei a BJT-ben 1. Legalább az egyik szélső réteg (az emitter) nagyságrendekkel erősebben adalékolt, mint a középső 2. A középső réteg (bázis) sokkal vékonyabb, mint a kisebbségi hordozók diffúziós hosszúsága

A BJT üzemállapotai Telítésben mind a két dióda nyitott, ezek együttes maradék ellenállását a rajtuk eső UCES telítéses kollektor-emitter feszültséggel vesszük figyelembe.

A BJT közös emitteres alapkapcsolása Ez a legjellemzőbb működési mód

A BJT működése aktív üzemmódban B: közös emitteres, nagyjelű (egyenáramú) áramerősítési tényező

Alkalmazott egyenáramú (DC) modell A kézi számításokhoz használatos legegyszerűbb DC tranzisztormodell IC=B×IB IC=B×IB IE=(B+1)×IB Aktív Telítés A visszáramokat általában elhanyagoljuk Csakúgy, mint a diódás áramköröknél, itt is feltételeznünk kell egy működési módot, amire vonatkozóan alkalmazzuk a helyettesítő képet. A számítás végeztével feltétlenül ellenőrizni kell, hogy a tranzisztor valóban a feltételezett üzemmódban dolgozik-e.

1. példa: Két ellenállás Állapítsuk meg, hogy milyen üzemállapotban dolgozik az ábra szerinti kapcsolásban a BJT és határozzuk meg az IB, IC és UCE értékét, ha B = 100 UCEsat = 0,2 V a) RB = 300 k, b) RB = 150 k,

Megoldás 2/1 1. példa Az ábrából látható, hogy az emitter-bázis átmenet nyitóirányban van előfeszítve, azaz a tranzisztor vagy nyitó vagy telítéses tartományban működik. Nyitótartománybeli működést feltételezve, az arra vonatkozó helyettesítőképpel kell számolni. A tranzisztor telítési maradékfeszültsége: UCEsat = 0,2V A nyitott bázis-emitter átmeneten eső feszültség: UBE = 0,7 V A) RB = 300 k esetén az emitter-bázis körre felírható huroktörvény A kollektor körre: Mivel UCE > 0,2 V, kezdeti feltételezésünk, miszerint a BJT aktív üzemállapotban működik, helyes volt.

Megoldás 2/2 1. példa B) RB = 150 k esetén a fentiek alapján Nyilvánvaló, hogy pozitív tápfeszültség és földelt emitter esetén negatív UCE feszültség lehetetlen, így a kezdeti feltételezésünk nem volt helyes. A kollektor-emitter feszültsége: UCEsat = 0,2 V. Ezekkel az értékekkel:

2. példa: Negatív tápfeszültség Határozzuk meg az ábrán látható kapcsolásban a bipoláris tranzisztor működési tartományát (üzemállapotát) és az IB, IC és UCE munkaponti áram és feszültség értékeket! Adatok: a közös emitteres, nagyjelű áramerősítési tényező: B = 100 a telítési maradékfeszültség: UCEsat = 0,2V a nyitott bázis-emitter átmeneten eső feszültség: UBE = 0,7 V

Megoldás 2/1 2. példa Az áramkör jellegzetességei: emitter ellenállás is szerepel a bázis és kollektor ellenállások a földre kapcsolódnak Aktív működési tartományt feltételezünk. A bázis-emitter körre a huroktörvény: IE = IB + IC és IC = B IB, A csomóponti törvény alapján amivel a huroktörvény: Ebből IB értéke

Megoldás 2/2 2. példa A kimeneti körre felírható huroktörvény A csomóponti törvényben az IE és IC áramokat IB-vel kifejezve Amiből UCE-re a következő adódik Láthatóan UCE > 0,2 V, azaz kezdeti feltételezésünk miszerint a tranzisztor aktív üzemmódban működik, helyes volt. A kollektoráram értéke:

3. példa: Három ellenállás UCC UC UE UB T1 RC RB RE IC IB IE

Adatok 3. példa UCC = +12 V UBE = 0,7 V UCES = 0,01 V Számítsuk a csomóponti potenciálokat és az ágáramokat! Ha a BJT telítéses, számítsuk ki a túlvezérlését (IC/IB)!

Segítség 3. példa A) A T1 tranzisztor aktív B) A telítéses T1 tranzisztor túlvezérlése: IC / IB = 5,68 mA / 0,62 mA = 9,2 C) A telítéses T1 tranzisztor túlvezérlése (overcontrol): IC / IB = 3,98 mA / 0,4 mA = 99,5

3. példa A megoldás

4. példa: Négy ellenállás B=100 UC=9,9V UB=7,5V UBE=0,7V IE=1,01mA Számítsuk ki a hiányzó ellenállás értékeket!

5. példa: Kollektorból leosztott bázis Az adott kapcsolásban UCC=16V, a bipoláris tranzisztor adatai B=39, UBE=0,7V, RC=8k, RB=146k a) Mekkora a tranzisztor UCE feszültsége ill. IC kollektor árama? b) Mennyit változik a kollektor áram, ha az UCC tápfeszültség 1V-tal csökken?

6. példa: Két NPN tranzisztoros kapcsolás

Adatok 6. példa UCC = +12 V UBE = 0,6 V UCES = 0,1 V B = 500 Számítsuk a csomóponti potenciálokat és az ágáramokat! Ha a BJT telítéses, számítsuk ki a túlvezérlését (IC/IB)!

6. példa A) A megoldás menete

6. példa A megoldás