MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Az előadások a következő témára: "MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306"— Előadás másolata:

1 MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306
A bipoláris tranzisztor II.

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

3 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! Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

4 A beépített tér számítása
Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

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

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

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

12 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 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

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

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

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

20 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. Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

21 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 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

24 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 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

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

30 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 Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

31 FE Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

32 FE Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

34 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. Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET

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

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

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

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

39 A kapacitások figyelembevétele
Mikroelektronika - A bipoláris tranzisztor II. © Poppe András & Székely Vladimír, BME-EET