Unipolární Tranzistory

Transkript

1 Počítačové aplikace 000 Unipolární Tranzistor aktivní součástka polovodičový zesilující prvek znám od r. 960 proud vedou majoritní nositelé náboje náznak teorie čtřpólů JFET MOS u i i Y Čtřpól - admitanční parametr i Y ( u, u ( u, u + + i u za zjednodušujících podmínek v okolí pracovního bodu linearizuji Vstupní vodivost při 0 (Vodivostní [A/V S] Vhodné pro elektronk a FET Přenosová zpětná vodivost při 0 Přenosová vodivost v předním směru při 0 STRMOST Výstupní vodivost při Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 3 u i u H i H Čtřpól - hbridní parametr ( i, u ( i, u h + h h + h i za zjednodušujících podmínek v okolí pracovního bodu linearizuji u Vstupní odpor při 0 h h h Základ elektr přednáška 4 h Vhodné pro bipolární tranzistor h [Ω] h,h [] h [S] Zpětný přenos napětí při 0 Proudový zesilovací činitel při 0 β Výstupní vodivost při 0 u i u Z Čtřpól - impedanční parametr u Z ( i, i ( i, i z za zjednodušujících podmínek v okolí pracovního bodu z + z + z i u z [Ω] Vstupní odpor při 0 z z z Základ elektr přednáška 5 Přechodová impedance zpětná při 0 Přechodová impedance dopředná při 0 Výstupní odpor při 0 Čtřpól - impedanční parametr Čtřpól - admitanční charakteristik i i [Ω] u u Z u Z ( i, i ( i, i z za zjednodušujících podmínek v okolí pracovního bodu z + z + z u Parametr H, Y a Z lze podle potřeb, pro konkrétní čtřpól mezi sebou převádět např: h h Základ elektr přednáška 6 vstupní vodivost při výstupu nakrátko převodní vodivost při výstupu nakrátko převodní vodivost při vstupu nakrátko výstupní vodivost při vstupu nakrátko Nezávisle proměnné U a U závisle proměnné I a I Základ elektr přednáška 7

2 Počítačové aplikace 000 Čtřpól - hbridní charakteristik h vstupní odpor při výstupu nakrátko h zpětný přenos napětí při vstupu nakrátko h proudový zesilovací činitel při výstupu nakrátko h výstupní vodivost při vstupu nakrátko Nezávisle proměnné I a U závisle proměnné U a I Základ elektr přednáška 8 Unipolární tranzistor FET (Field Effect Tranzistor obecné označení vužívá se objemových jevů v krstalickém polovodiči JFET (Junction FET hradlo odděleno zavřeným p.p. Ug rozšiřuji 4 zavírám tranzistor N (vodivost elektron N+ (pro kontaktování 3 P (vodivost dír 4 ochuzená vrstva N, PN př. S (e Sourse (injektuje elektron D (c Drain (odvádí elektron G (b Gate hradlo U G (P < U S (N závěrný s Základ elektr přednáška 9 Činnost tranzistoru JFET šířku ochuzené oblasti a tím i N-kanálu se mění na základě potenciálu (napětí G proti S. úbtkem napětí po délce kanálu dochází k deformaci ochuzené oblsti Základ elektr přednáška 0 JFET Princip jsme probrali na kanálu tpu N Podobně lze vrobit tranzistor s opačnou vodivostí s P-kanálem NPN PNP i Y ( u, u i 0 (S (S i Y ( u, u (D (D kanál N P is Y ( ug, us STRMOST is Schématická značka is ug S us konst A u [A] i S [V] V u u i Ri Základ elektr přednáška S GS S S u G konst Charakteristik JFET-u N-kanál i S i S Pracovní bod JFET-u Po a b c d e Pracovní oblast nelinearita charakteristik nelinearita charakteristik max. kolektorová ztráta napěťový průraz max. I D u S u S Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 3

3 Počítačové aplikace 000 Ukázka zapojení s JFET-em G zápornější než S se realizuje úbtkem na R S Ukázka zapojení s JFET-em Hledač elektrického vedení pod omítkou Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 5 Skutečná realizace JFET-u Tranzistor MOS FET MOS (Metal Oxide Silicicon (Semiconductor používá se i obecnější název MIS (Metal Isulatot Semiconductor N-kanál P-kanál např.: P-kanál G Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 7 MOS FET - indukovaný kanál N-kanál MOS FET - vodivý kanál. P-kanál - vedou dír záporná G - vpudím elektron, přitáhnu dír vtvořím P např. KF55 indukovaný P-kanál např. KF5 vodivý N-kanál Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 9

4 Počítačové aplikace 000 Sstematické dělení FET tranzistorů Dělení a vlastnosti MOS FET Převodní charakteristika indukovaný kanál Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška Indukovaný x vodivý kanál - struktura Complementr MOS CMOS struktura vsoká spínací rchlost malé napájecí napětí malý příkon kanál je vodivosti N Základ elektr přednáška MOS FET s induk. N kanálem těžko výrobitelný sodíkové příměsi v Si - induk.k. rozhrami Si-SiO - kladný náb Základ elektr přednáška 3 VMOS a DMOS struktura výkonové Proelectric Sensor 8 až 4 µm člověk 9,4 µm Lze 0 A, 400 V, 300 W, R SEP 0,5 Ω vsoká strmost, malá kapacita G Krátký vodivostní kanál malý odpor v sepnutém stavu Užití pro výkonové MOS tranzistor Základ elektr přednáška 4 světlocitlivý materiál změna krst. struktůr změna povrch. náboje vliv na vodivostní kanál proud FET tranzistorem Základ elektr přednáška 5

5 Počítačové aplikace 000 PIR - RE00B Příklad použití Analogový spínač - vstup audiozesilovače Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 7 Příklad použití Analogový spínač - vstup audiozesilovače Příklad použití analogový spínač v SH (vzorkovacím obv. Detail Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 9 Příklad použití 3 analogový regulační prvek ve stabilizátoru Příklad použití 4 spínač v PWM regulátoru výkonu PWM PŠM Není v cestě polovodičový přechod - lze dosáhnout malého úbtku napětí Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 3

6 Počítačové aplikace 000 Příklad použití 5 spínač v primáru měniče napětí Příklad použití 6 napětím řízený odpor při kompenzaci vlivu teplot Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 33 Příklad použití 7 analogový spínač - přepínač rozsahů Příklad použití 7 analogový spínač - přepínač rozsahů Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 35 Příklad použití 8 bezkontaktní auto - spínač Příklad použití 9 nf zesilovač (velký vstupní odpor Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 38

7 Počítačové aplikace 000 Příklad použití 0 akustický kompresor dnamik Příklad použití Dioda s malým úbtkem napětí Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 40 IGBT. Bipolární tranzistor s izolovaným hradlem (Anglick Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT druh tranzistoru pro velký rozsah spínaných výkonů (od zlomků W až po desítk kw a vsokou pulzní frekvenci (je rchlý desítk µs při spínání, vpíná pomaleji. na vstupu má vlastnosti FET a na výstupu (výkonová část má vlastnosti bipolárního tranzistoru IGBT náhradní schema výstupní charakteristik a náhradní schéma v sepnutém stavu Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 4 vlastnosti IGBT je nejmladším členem rodin výkonových polovodičových spínacích prvků nízké ztrát možnost dosáhnout vsoké spínací frekvence dostatečná proudová a napěťová zatížitelnost. dodává se jako modul tvořené integrovanými tranzistor IGBT. GTO IGCT náhradní schema GTO ( vpínatelný tristor IGCT (Integrated Gate Commutated Thristor GTO s integrovanými řídicími obvod Oblasti možného vužití moderních výkonových prvků Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 44

8 Počítačové aplikace 000 Tpické parametr IGBT Př. Zdroj VN s IGBT Základ elektr přednáška Základ elektr přednáška 46