II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337...

II semestar (2+2+0)

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

[email protected]

2020 – Predavanje 11

http://mikro.elfak.ni.ac.rs

Elektronske komponente -

Poluprovodničke komponente

Sadržaj predavanja

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bpolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/12/2020 4


Pasivne komponente

Bipolarni tranzistor je komponenta

koja ima tri izvoda

Šematski prikaz pojačanja

signala na ulazu

5/12/2020 5


Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog

tranzistora – BJT (bipolar junction

transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/12/2020 6


Pasivne komponente

Ilustrativni prikazi PNP i NPN bipolarnog tranzistora

5/12/2020 7


Pasivne komponente

5/12/2020


Pasivne komponente 8

Struktura BJT

5/12/2020 9


Pasivne komponente

5/12/2020 10


Pasivne komponente

Diskretni BJT i način njegove montaže

5/12/2020 11


Pasivne komponente

5/12/2020 12


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/12/2020 13


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!!

5/12/2020 14


Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

BE – direktno polarisan spoj – oblast osiromašenja se sužava

BC – inverzno polarisan – oblast osiromašenja je proširena

5/12/2020 15


Pasivne komponente

5/12/2020 16


Pasivne komponente


Iz jako dopiranog n-emitora, slobodni elektroni prolaze kroz BE spoj u p-bazu gde postaju manjinski nosioci

U slabo dopiranoj p-bazi broj šupljina je ograničen pa se samo mali broj elektrona rekombinuje –mala bazna struja elektrona!!

5/12/2020 17


Pasivne komponente

5/12/2020 18


Pasivne komponente


Najveći broj elektrona je zahvaćen uspostavljenim električnim poljem na inverzno polarisanom BC spoju i kolektorskim + naponom

Kolektorska stuja je mnogo veća od bazne struje – strujno pojačanje

5/12/2020 19


Pasivne komponente

5/12/2020 20


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/12/2020 21


Pasivne komponente

Struje kroz BJT tranzistor

5/12/2020 22


Pasivne komponente

5/12/2020 23


Pasivne komponente

5/12/2020 24


Pasivne komponente

5/12/2020 25


Pasivne komponente

5/12/2020 26


Pasivne komponente

Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora

5/12/2020 27


Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljena (zajednička) baza

5/12/2020 28


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) kolektor

5/12/2020 29


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) emitor

5/12/2020 30


Pasivne komponente

Koeficijent strujnog pojačanja

(DC bDC i DC aDC)

Odnos izlazne - kolektorske struje IC i ulazne -

bazne struje IB zove se koeficijent strujnog

pojačanja bDC:

Odnos kolektorske struje IC i emitorske struje IEzove se koeficijent strujnog pojačanja aDC:

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!!

5/12/2020 31


Pasivne komponente

Veza između koeficijentata strujnog pojačanja

tranzistora sa zajedničkim emitorom

a

ab

1

1E

C

E

C

CE

C

B

C

I

I

I

I

II

I

I

I

a

ab

1 b

ba

1

5/12/2020 32


Pasivne komponente

5/12/2020 33


Pasivne komponente

5/12/2020 34


Pasivne komponente

Strujno-naponska analiza

bipolarnog tranzistora

5/12/2020 35


Pasivne komponente

5/12/2020 36


Pasivne komponente

BAZNO

KOLO

5/12/2020 37


Pasivne komponente

KOLEKTORSKO

KOLO

Kolektorska struja

5/12/2020 38


Pasivne komponente

5/12/2020 39


Pasivne komponente

5/12/2020



PRIMER:

5/12/2020 41


Pasivne komponente

5/12/2020 42


Pasivne komponente

5/12/2020 43


Pasivne komponente

5/12/2020 44


Pasivne komponente

Primene bipolarnih tranzistora

Osnovne primene bipolarnih tranzistora

su:

kao pojačavačka komponenta u

pojačavačkim kolima,

kao prekidačka komponenta u

prekidačkim kolima.

5/12/2020 45


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao pojačavač

5/12/2020



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

5/12/2020



CE

CC

CC

C VRR

VI

1

ac napon Vin je superponiran dc naponu VBB

5/12/2020 48


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/12/2020 49


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 = bIbm = 200 35 A = 7 mA, odnosno u tački A kolektorska struja je ICA = ICM + Icm = 8 + 7 = 15 mA)

5/12/2020 50


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/12/2020 51


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

5/12/2020 52


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/12/2020 53


Pasivne komponente

Ako je promena bazne struje IB, promena kolektorske struje je IC = bIB (primer IB = 70 A, tako da je IC = 20070 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

5/12/2020 54


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)

5/12/2020 55


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

- oblasti rada -

5/12/2020




Ulaz i baza su

uzemljeni – 0V

VBE< 0.7V

BE inverzno polarisan

BC inverzno polarisan

Tranzistor je zakočen

(cut-off oblast)

IC=0

Vout=VCE=VCC → 1

5/12/2020




Ulaz i baza su povezani

na VCC

VBE> 0.7V

BE direktno polarisan

BC direktno polarisan

Tranzistor vodi (fully-on

oblast)

Maksimalna IC struja

VCE=0 (idealna saturacija)

Vout=VCE → 0

5/12/2020



Pakovanja bipolarnih tranzistora

5/12/2020 59


Pasivne komponente

5/12/2020 60


Pasivne komponente

5/12/2020 61


Pasivne komponente

Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model

U normalnom režimu rada, kada je emitorski spojdirektno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spojkolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisiod vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.

S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorskog spoja:

Direktno polarisani emitor-bazni spoj se na uprošćenom Ebers-Molovom modelu predstavlja diodom, sa strujom

IB = IC/(b+1)

T

BEsEC

U

VIII exp

5/12/2020 62


Pasivne komponente

5/12/2020 63


Pasivne komponente

Testiranje ispravnosti tranzistora

5/12/2020 64


Pasivne komponente

II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337...

Documents

Transcript of II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337...