Post on 27-Feb-2020
II semestar (2+2+1)
Nastavnik: Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337dragan.pantic@elfak.ni.ac.rs
Predavanje X
5/21/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 2
Sadržaj predavanja
Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –
BJT (bpolar junction transistor)
Kako se polariše BJT?
Struje BJT
Parametri tranzistora
BJT kao pojačavač
BJT kao prekidač
5/21/2012 3
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Bipolarni tranzistor je komponenta
koja ima tri izvoda
Šematski prikaz pojačanja
signala na ulazu
5/21/2012 4
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Osnovna struktura bipolarnog
tranzistora – BJT (bipolar junction
transistor)
Kako se polariše BJT?
Struje BJT
Parametri tranzistora
BJT kao pojačavač
BJT kao prekidač
5/21/2012 5
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Ilustrativni prikazi PNP i NPN bipolarnog tranzistora
5/21/2012 6
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Struktura BJT
5/21/2012 7
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 8
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Diskretni BJT i način njegove montaže
5/21/2012 9
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 10
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –
BJT (bipolar junction transistor)
Kako se polariše BJT?
Struje BJT
Parametri tranzistora
BJT kao pojačavač
BJT kao prekidač
5/21/2012 11
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
U oba slučaja, i kod NPN i kod PNP tranzistora, spoj BE (baza-emitor) je direktno,
a spoj BC (baza-kolektor) je inverzno polarisan!!
5/21/2012 12
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Princip rada NPN BJT
BE – direktno polarisan spoj – oblast osiromašenja se sužava
BC – inverzno polarisan – oblast osiromašenja je proširena
5/21/2012 13
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 14
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Princip rada NPN BJT
Iz jako dopiranog n-emitora, slobodni elektroni prolaze kroz BE spoj u p-bazu gde postaju manjinski nosioci
U slabo dopiranoj p-bazi broj šipljina je ograničen pa se samo mali broj elektrona rekombinuje –mala bazna struja elektrona!!
5/21/2012 15
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 16
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Princip rada NPN BJT
Najveći broj elektrona je zahvaćen uspostavljenim električnim poljem na inverzno polarisanom BC spoju i kolektorskim + naponom
Prema tome, kolektorska stuja je mnogo veća od bazne struje –govorimo o strujnom pojačanju
5/21/2012 17
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 18
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –
BJT (bipolar junction transistor)
Kako se polariše BJT?
Struje BJT
Parametri tranzistora
BJT kao pojačavač
BJT kao prekidač
5/21/2012 19
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Struje kroz BJT tranzistor
5/21/2012 20
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 21
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 22
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 23
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 24
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora
5/21/2012 25
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Načini vezivanja bipolarnog tranzistora
5/21/2012 26
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Koeficijent strujnog pojačanja
(DC DC i DC DC)
Odnos izlazne - kolektorske struje IC i ulazne -
bazne struje IB zove se koeficijent strujnog
pojačanja DC:
Odnos kolektorske struje IC i emitorske struje IEzove se koeficijent strujnog pojačanja DC:
Tipične vrednosti se kreću
od 20 do 200 i više!!
Tipične vrednosti se kreću
od 0.95 do 0.99, ali su uvek
manje od 1!!
5/21/2012 27
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Veza između koeficijentata strujnog pojačanja
tranzistora sa zajedničkim emitorom
11
E
C
E
C
CE
C
B
C
I
I
I
I
II
I
I
I
1 1
5/21/2012 28
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 29
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 30
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Strujno-naponska analiza
bipolarnog tranzistora
5/21/2012 31
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 32
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
BAZNO
KOLO
5/21/2012 33
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
KOLEKTORSKO
KOLO
Kolektorska struja
5/21/2012 34
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 35
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
PRIMER:
5/21/2012 36
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 37
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 38
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 39
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Primene bipolarnih tranzistora
Osnovne primene bipolarnih tranzistora
su:
kao pojačavačka komponenta u
pojačavačkim kolima,
kao prekidačka komponenta u
prekidačkim kolima.
5/21/2012 40
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Pojačavačke osobine BT
Izborom izvora napajanja
Vcc i Vbb se obezbeđuju
naponi za rad BT u
aktivnom režimu
Otpornikom Rb se
podešava napon Vbe
Otpornikom Rc se definiše
radna prava
5/21/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 41
CE
CC
CC
C VRR
VI
1
ac napon Vin je superponiran dc naponu VBB
5/21/2012 42
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
IC=8mA
VCE=3.5V
RC=375
5/21/2012 43
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Kada se na bazu dovede naizmenični signal Vin jednosmernoj baznoj struji IBse superponira naizmenična komponenta ib(t) = Ibmsin( t) (primer:amplituda Ibm = 35 A)
Pri pozitivnoj poluperiodi naizmeničnog signala povećava se i kolektorska struja (od tačke M u levo po radnoj pravoj do tačke A, u kojoj je Icm = Ibm = 200 35
A = 7 mA, odnosno u tački A kolektorska struja je ICA = ICM + Icm = 8 + 7 = 15 mA)
5/21/2012 44
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
IC=8mA
VCE=3.5V
RC=375
5/21/2012 45
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Pri negativnoj promeni naizmenične komponente bazne struje, kolektorska struja se po radnoj pravoj od jednosmerne radne tačke M smanjuje u desno do tačke B, u kojoj je
ICB = ICM - Icm = 8 - 7 = 1 mA
5/21/2012 46
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
IC=8mA
VCE=3.5V
RC=375
5/21/2012 47
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Ako je promena bazne struje IB, promena kolektorske struje je IC =
IB (primer IB = 70 A, tako da je IC = 200 70 A = 14 mA
Malom promenom ulazne struje moguće je ostvariti relativno veliku promenu izlazne struje, koja na otporniku RC stvara pad napona koji se dalje, na isti način, može povećavati
5/21/2012 48
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Dozvoljeno "pomeranje" radne tačke po radnoj
pravoj (a) i deformacija izlaznog signala kada
radna tačka "zalazi" i u oblast saturacije i u
prekidnu oblast (b)
5/21/2012 49
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Bipolarni tranzistor se koristi i kao prekidačka komponenta u prekidačkim kolima.
Tranzistor se dovede u stanje zakočenja (bazna struja IB = 0), tada tranzistor ne vodi (IC = 0) i tretira se kao otvoren prekidač.
Napon na kolektoru, koji je tada približno jednak naponu napajanja VCC - logička jedinica ("1"), u digitalnim logičkim kolima.
Kada napon između kolektora i emitora opadne na VCEsat ("tranzistor je u zasićenju"), kroz njega protiče maksimalna kolektorska struja, IC(sat), i tranzistor se tada ponaša kao zatvoren prekidač.
Napon između kolektora i emitora je najmanji i to može da bude logička nula u digitalnim kolima.
5/21/2012 50
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 51
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Pakovanja bipolarnih tranzistora
5/21/2012 52
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 53
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 54
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model
U normalnom režimu rada, kada je emitorski spoj direktno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spoj kolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisi od vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.
S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorkog spoja:
Direktno polarisani emitor-bazni spoj se na uprošćenom Ebers-Molovom modelu predstavlja diodom, sa strujom
IB = IC/( +1)
T
BEsEC
U
VIII exp
5/21/2012 55
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 56
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Testiranje ispravnosti tranzistora
5/21/2012 57
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 58
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 59
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 60
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 61
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 62
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 63
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 64
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 65
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 66
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 67
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 68
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 69
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 70
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 71
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 72
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 73
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 74
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 75
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 76
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 77
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 78
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 79
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/21/2012 80
Elektronske komponente -
Pasivne komponente