FEKT VUT v Brně ESO / P7 / J.Boušek 1 FEKT VUT v Brně ESO / P7 / J.Boušek 2



Podobné dokumenty
BJT jako zesilovač malého signálu. BJT jako odporový dvojbran. Linearizace charakteristik pro okolí P 0. zapojení SE!! U CE

FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 3 FEKT VUT v Brně ESO / P5 / J.Boušek 4

Tranzistory. tranzistor z agnl. slova transistor, tj. transfer resisitor. Bipolární NPN PNP Unipolární (řízené polem) JFET MOS FET

Základy elektrotechniky

Bipolární tranzistory

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY

Otázka č. 3 - BEST Aktivní polovodičové součástky BJT, JFET, MOSFET, MESFET struktury, vlastnosti, aplikace Vypracovala Kristýna

Typ UCE0 (V) IC (A) PCmax (W)

ELEKTRONICKÉ SOUČÁSTKY

Neřízené polovodičové prvky

Základní druhy tranzistorů řízených elektrickým polem: Technologie výroby: A) 1. : A) 2. : B) 1. :

+ U CC R C R B I C U BC I B U CE U BE I E R E I B + R B1 U C I - I B I U RB2 R B2

FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 1 FEKT VUT v Brně ESO / P9 / J.Boušek 2. Uzemněné hradlo - závislost na změně parametrů

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

Měření na unipolárním tranzistoru

1.1 Pokyny pro měření

1 Elektrotechnika 1. 14:00 hod. R 1 = R 2 = 5 Ω R 3 = 10 Ω U = 10 V I z = 1 A R R R U 1 = =

PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH. Přednáška 1 - Obsah

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela analýza šumu v elektronických obvodech

Elektronické praktikum EPR1

VÝKONOVÉ TRANZISTORY MOS

Zesilovače. Ing. M. Bešta

U01 = 30 V, U 02 = 15 V R 1 = R 4 = 5 Ω, R 2 = R 3 = 10 Ω

1 VA-charakteristiky tranzistorů JFET a MOSFET. Úloha č. 7

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě nízkofrekvenční nevýkonový tranzistor KC 639. Mezní hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

Studium tranzistorového zesilovače

U BR < 4E G /q -saturační proud ovlivňuje nárazovou ionizaci. Šířka přechodu: w Ge 0,7 w Si (pro N D,A,Ge N D,A,Si ); vliv U D.

Základy elektrotechniky

TYRISTORY. Spínací součástky pro oblast největších napětí a nejvyšších proudů Nejčastěji triodový tyristor

Určení čtyřpólových parametrů tranzistorů z charakteristik a ze změn napětí a proudů

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

Elektronické součástky - laboratorní cvičení 1

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor - struktura. Princip práce tranzistoru. Princip práce tranzistoru. Zapojení SC.

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

Jednostupňové zesilovače

Základní elektronické prvky a jejich modely

Interakce ve výuce základů elektrotechniky

[Otázky Autoelektrikář + Mechanik elektronických zařízení 1.část] Na rezistoru je napětí 25 V a teče jím proud 50 ma. Rezistor má hodnotu.

Bipolární tranzistory

Analogová elektronika

Zesilovač. Elektronický obvod zvyšující hodnotu napětí nebo proudu při zachování tvaru jeho průběhu. Princip zesilovače. Realizace zesilovačů

Polovodičové diody Elektronické součástky pro FAV (KET/ESCA)

Projekt Pospolu. Polovodičové součástky diody. Pro obor M/01 Informační technologie

Tel-30 Nabíjení kapacitoru konstantním proudem [V(C1), I(C1)] Start: Transient Tranzientní analýza ukazuje, jaké napětí vytvoří proud 5mA za 4ms na ka

4. Vysvětlete mechanismus fotovodivosti. Jak závisí fotovodivost na dopadajícím světelném záření?

Výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

Zvyšování kvality výuky technických oborů

VY_32_INOVACE_ENI_3.ME_15_Bipolární tranzistor Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Projekt Pospolu. Polovodičové součástky tranzistory, tyristory, traiky. Pro obor M/01 Informační technologie

ELEKTRONICKÉ PRVKY 7 Výkonové a spínací aplikace tranzistorů 7.1 Ztrátový výkon a chlazení součástky První a druhý průraz bipolárního

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela modelování

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Polovodičové prvky. V současných počítačových systémech jsou logické obvody realizovány polovodičovými prvky.

Základy elektrotechniky

Součástky s více PN přechody

Dioda - ideální. Polovodičové diody. nelineární dvojpól funguje jako jednocestný ventil (propouští proud pouze jedním směrem)

Mějme obvod podle obrázku. Jaké napětí bude v bodech 1, 2, 3 (proti zemní svorce)? Jaké mezi uzly 1 a 2? Jaké mezi uzly 2 a 3?

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEII MĚŘENÍ NA AKTIVNÍCH SOUČÁSTKÁCH

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Dubno Ing. Miroslav Krýdl Tematická oblast ELEKTRONIKA

i 2 R výst R z u 2 nf. zesilovac u 2 R Z Obr. 3.2 Zapojení prístroju pro merení vlastností nf. zesilovace = výkonové: A i

Punčochář, J.: OPERAČNÍ ZESILOVAČE V ANALOGOVÝCH SYSTÉMECH 1

Ukázka práce na nepájivém poli pro 2. ročník SE. Práce č. 1 - Stabilizovaný zdroj ZD + tranzistor

Praktické výpočty s komplexními čísly (především absolutní hodnota a fázový úhel) viz např. vstupní test ve skriptech.

Určeno studentům středního vzdělávání s maturitní zkouškou, druhý ročník, polovodiče

LOGICKÉ OBVODY. Dle vnitřní struktury logické obvody rozdělujeme na:

Obrázek 1: Schematická značka polovodičové diody. Obrázek 2: Vlevo dioda zapojená v propustném směru, vpravo dioda zapojená v závěrném směru

Impulsní regulátor ze změnou střídy ( 100 W, 0,6 99,2 % )

7. Elektrický proud v polovodičích

Polovodičové součástky

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

ISŠT Mělník. Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, Mělník Ing.František Moravec

Profilová část maturitní zkoušky 2016/2017

Darlingtonovo zapojení

Přednáška 3 - Obsah. 2 Parazitní body effect u NMOS tranzistoru (CMOS proces) 2

1.3 Bipolární tranzistor

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření nízkofrekvenčního koncového zesilovače, část

Měření základních vlastností logických IO TTL

FET Field Effect Transistor unipolární tranzistory - aktivní součástky unipolární využívají k činnosti vždy jen jeden druh majoritních nosičů

VY_32_INOVACE_06_III./2._Vodivost polovodičů

- Stabilizátory se Zenerovou diodou - Integrované stabilizátory

4. NELINEÁRNÍ NESETRVAČNÉ OBVODY

Dioda jako usměrňovač

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

2.POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU Měřeným předmětem je v tomto případě zenerova dioda její hodnoty jsou uvedeny v tabulce:

11. Polovodičové diody

1 Elektrotechnika 1. 11:00 hod. R. R = = = Metodou postupného zjednodušování vypočtěte proudy všech větví uvedeného obvodu. U = 60 V. Řešení.

Přednáška 4 - Obsah. 1 Základní koncept přesného návrhu Koncept přesného operačního zesilovače... 1

Střídače. přednáška výkonová elektronika. Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/ Modernizace didaktických metod a inovace výuky technických předmětů.

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

Návrh a analýza jednostupňového zesilovače

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Měření vlastností lineárních stabilizátorů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

TRANZISTORY TRANZISTORY. Bipolární tranzistory. Ing. M. Bešta

Chlazení polovodičových součástek

Transkript:

UML FK VU V RNĚ J.ošek / lektronické sočástky / P6 echnologie výroby bipolárního tranzistor echnologie výroby bipolárního tranzistor slitinová Diskrétní tranzistor Kolektor sbstrát difúzní PAXNÍ MSA ntegrovaný tranzistor Ponořený kolektor (topený, brried) FK VU v rně SO / P7 / J.ošek FK VU v rně SO / P7 / J.ošek echnologie výroby bipolárního tranzistor Zapojení s bipolárním tranzistorem Plastová pozdra standardní, možnost koroze Kovová pozdra hermetické zavření, menší tepelný odpor Čtvrtý vývod vf tranzistorů stínění emitor báze FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 3 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 4 prodové zesílení v zapojení S Prodový zesilovací činitel pro zapojení S α n n + + p p n n + + + α konst. FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 5 p p p p n p α γ n+ p p p p p α M γ - injekční účinnost emitor (NA >> ND pro PNP ) α - bázový transportní sočinitel (enká báze + plocha kolektor + malá rekombinace nosičů v báz vzdálený kontakt báze) M - kolektorový mltiplikační sočinitel (vyžití lavinového jev) p p U prodový zesilovací činitel pro zapojení S β β α + β / α ( )/ α β konst. Velikost prodového zesilovacího činitele je závislá na pracovním bodě tranzistor a teplotě (rozdíl až 00%). Prodové zesilovací činitele rčené ze střídavých hodnot a stejnosměrných hodnot se liší!!!! (Rozdíl lze obvykle (!!) zanedbat.) prodové zesílení v zapojení S FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 6 U

UML FK VU V RNĚ J.ošek / lektronické sočástky / P6 označení napětí a prodů ipolární tranzistor - vliv 0 0 - závěrný prod přechod, nezávisí na prod emitor a při konstantní teplotě téměř nezávisí na napětí. Při odpojené bázi protéká 0 z báze do emitor: - způsobí úbytek napětí na přechod - zmenšení potenciálové bariéry (U D -U ) difúze nosičů z emitor elkový prod: 0 ( + β) 0 β 0 při odpojené bázi β + ( + β) 0 β + 0 pro S + ( + β) ( + 0 ) ( + β) + 0 pro S αi + 0 pro S (základ model podle berse a Molla) 0 - obvykle zanedbáváme zesilovačů ( Si velmi malý) 0 - ovlivňje průrazné napětí spínače s!!!!!!!!!!!!!!!!!!! FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 7 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 8 - statické charakteristiky v zapojení S Prodová převodní charakteristika: Výstpní charakteristika: i f(i ) ; konst. i f( ); i konst. koncentrace min. nosičů v bázi ipolární tranzistor arlyho jev depletiční vrstva Přechod se rozšiřje směrem do báze fektivní šířka báze se zmenšje 0 w x koncentrace min. nosičů v bázi depletiční vrstva Účinnější odsávání nosičů: prod roste vzrůst ß Vstpní charakteristika: Zpětná napěťová převodní charakteristika: i f( ) ; konst. f( ) ; i konst. FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 9 < 0 w x a) i i b) βef β + U Výstpní odpor klesá: U + U + R i 0 + α i N FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 0 Normální a inverzní režim jako spínač v inverzním zapojení nverzní režim Difúze z kolektor mitor odsává Normální režim Difúze z emitor Kolektor odsává malé satrační napětí velké prodové zesílení Difúze nosičů je řízená velikostí potenciálové bariéry (U D - U ): - řízení napětím je nelineární + závislost na teplotě - řízení prodem je lineární, teplotní závislost je menší V obvodové technice s řízení prodem!!!!!!!! FK VU v rně SO / P7 / J.ošek ranzistory xxx : opt 0, ma ; UO mv. Průrazné napětí přechod je všech tranzistorů malé (!!!): - U R 7V - velká dotace emitor (!!!) FK VU v rně SO / P7 / J.ošek

UML FK VU V RNĚ J.ošek / lektronické sočástky / P6 Mezní parametry bipolárního tranzistor Vyžitelná oblast charakteristik tranzistor je omezena: Mezní parametry bipolárního tranzistor Maximální kolektorovo ztráto Pmax (maximální dovoleno teploto přechod a chlazení) Maximálním kolektorovým prodem max (konstrkce strktry tranzistor, dovolené oteplení) Maximálním kolektorovým napětím Umax (lavinový průraz kolektor) SOA [Safe Operating Area] - prod v logaritmickém měřítk - dovolené implsní přetížení FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 3 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 4 Průrazy strktry - první průraz Průrazy strktry - první průraz Lavinová nárazové ionizace - první průraz: U(R)O přechod, odpojený emitor U(R)O s odpojeno bází U(R)O << U(R)O!!!!! Vliv 0 (+teploty,+ β): β + ( + β) 0 β + 0 0 roste lavinovo ionizací kladná zpětná vazba!!! Vliv 0 (+ teploty,+ β) potlačíme: - zapojením R U(R)R - zkratováním přechod U(R)S - záporným předpětím U (malý vliv PNP) U(R)U Závislost na zapojení obvod báze Označení průrazných napětí FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 5 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 6 Průrazy strktry drhý průraz epelný drhý průraz lokální tepelný průraz: - v aktivní pracovní oblasti při velkém závěrném prod - zvýšení teploty vede ke zvýšení prodové hstoty - nerovnoměrné rozdělení prodové hstoty - horké místo koncentrje prod - kladná zpětná vazba vede ke vznik tepelného průraz Nerovnoměrné rozložení prod pod emitorem: - nejvyšší hstota prod okraje - teplo je odváděno do okolí - nejvyšší hstota prod prostřed - tepelně generovaný prod nahradí lokálně zvýšení prod kladná zpětná vazba Řešení: Zmenšení tlošťky emitor prostřed emitor ( zvětšení šířky báze) zlepšení podmínek pro odvod tepla FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 7 Průrazy strktry drhý průraz Prodový drhý průraz překročení kritického prod Příklad : Vypínání tranzistor v obvod s indkční zátěží: L L L t A mh 0 V µ s U L 3 Napětí U rychle roste při velkém prod : - lavinová ionizace přestože U < U(R)O - nosiče pronikají do emitor (díry NPN, elektrony PNP) - lokální zvýšení prodové hstoty tepelný průraz Řešení: - zpomalení nárůst kolektorového napětí - odlehčovací obvody R, (DR, RL, DRL.) FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 8 3

UML FK VU V RNĚ J.ošek / lektronické sočástky / P6 ezpečná pracovní oblast - SOA Modely bipolárního tranzistor Nelineární modely při zpracování velkých signálů - chování tranzistor ve všech režimech - ve velkém rozmezí prodů a napětí - libovolná polarita prodů a napětí Lineární modely - při zpracování malých signálů: - diody nahradíme jejich diferenciálním odporem - modelje fnkci tranzistor v daném pracovním bodě - pro jiný pracovní bod je ntné parametry model změnit FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 9 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 0 bersův Mollův model bipolárního tranzistor α + 0 0 závěrný (zbytkový) prod - nezávisí na a U. Pomocí Shockleyho rovnice : U U αn S S U U α N v normálním režim M model náhradní schéma Základní Rozšířené U U S α S U U α v inverzním režim arlyho jev U, U kladná v propstném směr bers a Moll pro zapojení S (954) α N, α, S, S kapacity přechodů odpory přívodů FK VU v rně SO / P7 / J.ošek FK VU v rně SO / P7 / J.ošek bersův Mollův model bipolárního tranzistor Odvození S a S : 0, U > 0, U >> U 0 0, U > 0, U >> U - 0 Po dosazení: S 0 α α N S 0 α α αn a α výpočtem z βn a β N i α i Zjednodšené modely (podle M) N N i ( α N ) i N i i N Malý signál (i c ) : i c s exp( /U ) ; U ln(i / s ). závislost βn na prod - pracje poze v rčitém rozmezí - pro větší rozsah αn βn f(i )!!!!!! FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 3 Nejjednodší model (odhad pracovního bod) FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 4 4

UML FK VU V RNĚ J.ošek / lektronické sočástky / P6 Lineární a linearizované modely Při zpracování malých signálů: - diody nahradíme jejich diferenciálním odporem - modelje fnkci tranzistor v daném pracovním bodě - pro jiný pracovní bod je ntné parametry model změnit Derivací N podle U -M model N N g e U r N - modely: N U r Modely vycházející ze čtyřpólových parametrů ranzistor je modelován jako dvojbran. Hybridní parametry: h i + h pro zapojení S hi h h e r U / (vstpní odpor) h e /r /(U + U ) (výstpní vodivost) U je arlyho napětí h e β (prodový zesilovací činitel) h e - z katalog, nebo změřit (zpětný napěťový přenos) h e / je parametr v hybridních rovnicích!!!! h / je statický prodový zesilovací činitel!!!! FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 5 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 6 Modely vycházející ze čtyřpólových parametrů (hybridní parametry) Diferenciální parametry čtyřpól ( h ij ): - mají význam derivací - získáme z charakteristik nebo měřením vstpní impedance při výstp nakrátko: zpětný napěťový činitel při vstp naprázdno: prodový zesilovací činitel při výstp nakrátko: h výstpní admitance při vstp naprázdno: Malá písmena!!!! h h h U U U U U konst. konst. U konst. konst. Modely vycházející ze čtyřpólových parametrů Admitanční parametry Pro zapojení S y y y y y e / h e / r /U (vstpní vodivost) y e /r h e (výstpní vodivost) y e / ; pro U. r. /y e /β. /y e y e. β y e ( / β )(. / y ) e (strmost převodní charakteristiky) Pro oblast nízkých kmitočtů (neplatní se parazitní kapacity): y e β. y e β /.r /.r / U y e - z katalog, nebo změřit ( zpětná vodivost ) FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 7 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 8 Modely vycházející ze čtyřpólových parametrů (admitanční parametry) ) Admitance v daném pracovním bodě jso frekvenčně závislé: ntné stanovit pro každý požitý kmitočet zvlášť Giacolletův model Frekvenčně nezávislý popis fnkce tranzistor: - kapacity mezi elektrodami, sériový odpor R bb. - zesilovací schopnosti g m ( y ), vstpní a výstpní vodivost ) Dosazením U 5 mv a : y e / U / 5 mv 40 [V - ] 40 [S] 3) ge v -model lze přepočítat (β 40): ye g ge e ye h e β β 5 mv U ( ye ge) 40 0, resp. re 0 0 FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 9 Prod přes kapacit b c se odčítá od vstpního prod: - do přívod báze vtéká větší prod než do vnitřní báze ( ) - větší U úbytek. R bb prod se zvětší nepatrně - vysoký mezní kmitočet zmenšováním R bb. b c FK VU v rně SO / P7 / J.ošek 30 5