MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306 A bipoláris tranzisztor II. http://www.eet.bme.hu/~poppe/miel/hu/07-08-10bipol2-2014.pptx

A beépített tér, hatásfokok Beépített tér számítása Injektálási és transzport hatásfok 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A beépített tér számítása A bázisban gradiense van a lyuksűrűségnek A lyukak nem áramlanak Kell legyen egy térerősség, amely az egyensúlyt tartó sodródási áramot kelti! 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A beépített tér számítása 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A beépített tér számítása PÉLDA Számítsuk ki a bázis beépített poten- ciálját az alábbi adatok ismeretében: NB(0) = 1017 /cm3, NB(wB) = 1015 /cm3 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Injektálási- és transzporthatásfok Injektálási hatásfok: vagy emitter hatásfok Transzport hatásfok: 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az emitterhatásfok számítása Homogén bázisú tranzisztorral számolunk 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az emitterhatásfok számítása Inhomogén adalékolásnál: Gummel szám 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A transzporthatásfok számítása Homogén bázisú tranzisztorral számolunk 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Emitter- és transzporthatásfok Számítsuk ki az alábbi adatokkal rendelkező, homogén bázisú tranzisztor emitter- és transzport hatásfokát, valamint áramerősítését! PÉLDA NE = 1019 /cm3, wE = 2 m, NB = 41016 /cm3, wB = 1,5 m, Dn =0,0026 m2/s, Dp = 0,0011 m2/s, n = 10-6 s. 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A tranzisztor üzemmódjai, Ebers-Moll modell 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A tranzisztor üzemmódjai Normál aktív Inverz aktív EB: nyitva CB: zárva EB: zárva CB: nyitva Telítés Lezárás EB: nyitva CB: nyitva EB: zárva CB: zárva 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az Ebers - Moll modell Helyettesítés a normál aktív beállításban: 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az Ebers - Moll modell Helyettesítés az inverz aktív beállításban: 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az Ebers - Moll modell Telítéses üzemben a két modellt szuperponáljuk: 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az Ebers - Moll egyenletek 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az Ebers - Moll egyenletek 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Kisjelű helyettesítő képek 2014-10-15 2010-10-13 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014 18

A kisjelű működés jellege Munkapont meghatározása 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A kisjelű működés jellege AC helyettesítőkép: passzív alkatrészekre, BJT-re Nyitott EB dióda helyettesítése differenciális ellenállással (bázis áramon át nézve) , kollektor felől nincs injektált áram Lezárt CB dióda helyettesítése szakadással. Az emitter felől a bázison át injektált áramot modellezi az áramgenerátor. 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A helyettesítőképek fajtái 1. Fizikai "kételemes" "háromelemes” "ötelemes" 2. "Fekete doboz" (négypólus) h paraméteres y paraméteres s paraméteres Előadáson nem tárgyaljuk. Akit érdekel, megtalálja a jegyzetben, ill. a régebbi PPT-kben. Mindegyikben: FB, FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Közös bázisú alapkapcsolás Az emitter árammal nézünk be a bemeneten Földelt bázisú kapcsolásként is emlegetik FB 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Közös bázisú alapkapcsolás Lásd: Elektronika, ill. jegyzet Bemeneti karakterisztika: Kimeneti karakterisztika: IE FB 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Kisjelű fizikai helyettesítőképek Kételemes, FB IE arányosan vezérli IC-t EB dióda nyitva, emitter árammal nézünk be a tr-ba (IEn + lyukak) véges bemeneti ellenállás: EB dióda diff. ellenállása CB dióda: lezárt állapotban Ebers-Moll modellbeli dióda szakadással helyettesítve injektált áramot reprezentáló áramgenerátor marad AN helyett  FB 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Kisjelű fizikai helyettesítőképek Kételemes, FB FB 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Az erősítés folyamata FB az FB alapkapcsolásban az EB dióda teljes áramával nézünk be az eszközbe az emitter felől FB 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Közös emitteres alapkapcsolás Az bázis árammal nézünk be a bemeneten Földelt emitteres kapcsolásként is emlegetik FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Közös emitteres alapkapcsolás Lásd: Elektronika, ill. jegyzet Bemeneti karakterisztika: Kimeneti karakterisztika: FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Kisjelű fizikai helyettesítőképek Kételemes, FE Levezetés FB-ből, l. jegyzet és Elektronika FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

PÉLDA Határozzuk meg az alábbi kapcsolás erősítését és bemeneti ellenállását! Adatok:  = 200, Ut = 12 V, UB=6 V, IE = 1 mA, a bázis-osztó árama 0,1 mA. FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A valóságos tranzisztor: parazita elemek Parazita CB dióda Soros ellenállások 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A CB parazita dióda hatása Nincs vele szemben emitter, így inverz működésben a kollektorból a bázisba injektált elektronok "elvesznek": romlik az inverz aktív áramerősítési tényező. 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A soros ellenállások Kollektor-kivezetés RCC' csökkentése diszkrét tranzisztoroknál: epitaxiális szerkezet (mint a diszkrét diódánál) IC tranzisztoroknál: eltemetett réteg 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A soros ellenállások Báziskivezetés RBB' A "belső bázispont" – ésszerű közelítés: RBB' B' B Ez hol van pontosan? E C 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

Kisjelű fizikai helyettesítőképek Háromelemes – bázis soros ellenállása is FB FE 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A kapacitások figyelembevétele T0 a bázis-áthaladási idő 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014

A kapacitások figyelembevétele 2014-10-15 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET 2008-2014