ISŠT Mělník Číslo projektu Označení materiálu Název školy Autor Tematická oblast Ročník Anotace CZ.1.07/1.5.00/34.0061 VY_32_ INOVACE_C.3.05 Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník Ing.František Moravec Základy elektrotechniky 2ME Zesilovače Metodický pokyn Zhotoveno květen 2012 Frontální vyučování doplněné metodou průběžného kladení otázek pro objasnění probírané látky, po výkladu následuje zpětnovazební test pro ověření a zpevnění vyložené látky
TRANZISTOR Základní vlastností tranzistoru je schopnost zesilovat malé změny napětí nebo proudu na vstupu mohou vyvolat velké změny napětí nebo proudu na výstupu Zesilovací efekt tranzistoru byl objeven v roce 1947 týmem vědců ve složení, Bardeen, Brattain, Shockley a posléze i oceněn Nobelovou cenou Tento významný objev vedl k miniaturizaci elektronických součástek a také k neustálému zvyšováním koncentrace polovodičových součástek vztaženou na jednotku plochy tvoří základ všech moderních integrovaných obvodů, mikroprocesorů, chipů a pamětí
Rozdělení tranzistorů
Rozdělení tranzistorů a) bipolární (BJT Bipolar Junction Transistor) Využívají oba druhy nosiče elektrického náboje (elektronů a děr) Velikost proudu mezi elektrodami C (kolektor) - E (emitor) závisí na velikosti proudu protékajícím obvodem řídící elektrody B (báze) Vstupní obvod BJT tranzistoru tvoří přechod báze-emitor zapojený v propustném směru a proto je jeho vstupní odpor poměrně malý. Podle typu zapojení SB, SE, SC se pohybuje cca od 10 do 1M. Tím dochází k zatěžování zdroje vstupního signálu a limituje jejich použití např. v oblasti velmi vysokých střídavých frekvencí
Uspořádání polovodičových přechodů BJT tranzistorů Polovodičovou součástku tvoří: Dva přechody I.) P-N a II.) N-P u tranzistoru vodivosti P-N-P I.) N-P a II.) P-N u tranzistoru vodivosti N-P-N Tři vrstvy střední vrstva (elektroda) tranzistoru se nazývá báze - b krajní vrstvy (elektrody), o stejné vodivosti, se nazývají emitor e a kolektor - k Schematická značka Diodový ekvivalent Uspořádání vrstev
Polarizace přechodů a připojení BJT tranzistorů ke zdroji napětí Přechod emitorový (Emitor => Báze) - je vždy polarizován v propustném směru Přechod kolektorový (Kolektor => Báze) - je naopak polarizován v závěrném směru
b) unipolární (FET Field Effect Transistor) Využívají pouze jednoho nosiče el.nábojů (elektronů nebo děr) Proud mezi elektrodami D (drain) a S (source) je řízen elektrostatickým polem vytvořeným v obvodu řídící elektrody G (gate) Vstupní odpor je vysoký, neboť řídící elektroda G (gate hradlo) je od hlavního obvod tranzistoru (kanálu drain-source) galvanicky oddělena (odizolována) a dosahuje hodnot od 10 11 až 10 14 Jsou řízeny prakticky jen malým napětím, neboť díky velkému vstupnímu odporu řídící elektrody jimi neprotéká téměř žádný proud a na rozdíl od BJT tranzistorů nijak nezatěžují zdroje vstupního signálu. Nacházejí uplatnění ve VF obvodech, časovačích pracujícími s dlouhými časy, zesilovačích s velkým vstupním odporem a pod. Vzhledem k nízké spotřebě jsou integrovány do mikroprocesorů, paměti a dalších obvodů ve výpočetní technice Blíží se svými vlastnostmi elektronkám (vysoký vstupní odpor apod.) i při zachování ostatních výhod polovodičů
Schématické značky tranzistorů B báze, C kolektor, E emitor G (gate) řídící elektroda (hradlo) D (drain) kolektor S (source) emitor
Uspořádání vrstev uvnitř tranzistorů
Výhody tranzistorů (vůči elektronkám) Malé rozměry, umožňující vysokou hustotu integrace Nepotřebují žhavení Mají dlouhou životnost Velká otřesuvzdornost Nevýhody tranzistorů Parametry jsou závislé na teplotě Náchylné na přetížení Mají zbytkový proud Vlastnosti tranzistorů Výhody tranzistorů řízených polem (FET) Velký vstupní odpor => ovládání pouze napětím Minimální spotřeba Nevýhody FET tranzistorů Velká citlivost na elektrostatické náboje. Použití tranzistorů bipolárních (BJT) Zesilovače NF a VF, spínače, oscilátory a generátory apod. Použití FET tranzistorů Zesilovače VF a NF, výpočetní technika, NC stroje, časovače apod.
Test - 05 1. Co je to tranzistor a jaké má schopnosti? 2. Jaké znáte druhy tranzistorů a podle čeho je dělíme. Načrtněte i jejich schématické značky? 3. Čím se liší tranzistory BJT a FET? 4. Nakreslete uspořádání vrstev (elektrod) a přechodů u bipolárních tranzistorů NPN a PNP a způsob jejich připojení ke zdroji napětí Řešení: DUM - VY_32_ INOVACE_C.3.05 str. 2-10
ISŠT Mělník Použitá literatura: [1] Příručka pro elektrotechnika Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství Europa- Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] Praktická elektrotechnika Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství Europa- Sobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2004 (ISBN 80-86706-07-9) [3] Volně šířené a dostupné firemní prezentační materiály a prodejní katalogy výrobců polovodičových součástek a finálních výrobků [4] Archiv autora Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 3. [5], [4] http://www.enika.cz/cz/soucastky-pro-elektroniku/jisteni/pojistky.html 4. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/ 5. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/ Autorem materiálu a všech jeho www.isstechn.cz částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC