of 74 /74
Sorin POHOATA Adrian GR,AUR DISPOZITIVE ELECTRONICE $t ELECTRONTCA ANALOGICA Editura Universitäti i Suceava 2007

62245769 Dispozitive Electrice

Embed Size (px)

Text of 62245769 Dispozitive Electrice

  • Sorin POHOATA Adrian GR,AUR

    DISPOZITIVEELECTRONICE

    $t ELECTRONTCAANALOGICA

    Editura Universitti i Suceava2007

  • Descrierea CIP a Bibliotecii Nationale a RomnieiPOHOATA, SORTN

    Dispozitive electronice gi electronicanalogic : aplicalii i Sorin Pohoa[, AdrianGraur

    - Suceava, Editura Universittii din

    Suceava, 2007Bibliogr.tsBN 978-973-666-260-7

    l. Graur, Adrian

    621.38

    Cuprins

    Referen!i gtiin{ifici:Prof. dr. ing. GavTiITODEREAN_

    Universitatea Tehnic Cluj-NapocaI Prof. dr. ino. Valentin POPA

    r*iv.,,$tefan cel !\are

    CUPRINS

    Prefa!"..

    1. Dioda semiconductoare................

    2. Dioda Zener. Stabilizatorde tensiune cu diod Zener-..

    3. Redresoare monofazate cu diode semoconductoare'...........'.

    4. Caracteristicile statice ale unui TB in conexiune emitor comun..... .....'

    5. P olarizareatranzistoru lu i bipolar... . . .

    6. Parametrii h ai tranzistorului bipolar....

    7. Repetor pe emitor......

    8. Amplificatoare cu tranzistoare bipolare

    9. Tranzistoare cu efect de cmp,......

    10. Aplica[ii ale TEC........ ....."...... .'.'.'.'1 1. Dispozitive optoeleclronice............... .. ..... ..... .....

    1 2. Studiul tinstorului......

    1 3. Studiul dispozitivelor multijonc{iune - diacul 9i triacul........14. Stabilizator serie de tensiune..

    15. Circuite de alimentare

    1 6. Prezentarea 5i testarea dispozitivelor semicond uctoare utilizate

    in aplicaliipractice......... ...' 8917. Diode semiconductoare

    - probleme................... .....'.".. 100

    18. Tranzistoare bipolare -

    probleme... .....'..'. 10419. Polarizarea tranzistoarelor bipolare - probleme... .. '.'.'. 11320. Modelarea funclionrii tranzistorului bipolar la semnal mic......""..... 122

    21. Anex..... .....'..' 133Biblioorafie... ,,...,..' 144

    1

    I15

    22

    26

    33

    38

    43

    51

    J/

    ol68

    72

    82

    S t.} $ EAVAIBI*ITEQA

    Coperia: Conf.dr. Evelyn GRAUR

    .".,,ti,1'; -\#i!J' iDiiuilunivi?)iiaiii

    _ )ucava

    ill

  • Prefal

    PREFATA

    Aplica!iile legate nemijlocit de dispozitivele electronice si electronicaanalogic igi asociaz in prezent, intr-o msur tot mai mare, divrse sectoarecare produc, prelucreaz gi ofer diverse sisteme electronice, antrennd in sensbiunivoc att cercetarea ct qi educatia.

    Progresele inregistrate in "lumea electronicii", sunt considerate pe bundreptate uimitoare 9i cu greu se pot gsi exemple comparalive in spatiul tehnic.Fr evolu{ia electronicii gi "lumea calculatoarelor" ar fi fost cu siguran! maisrac.

    Aceste progrese se bazeaz pe valorificarea in practica inginereasc acunogtin{elor oferite de fizic. Astfel, cititorul igi poate reimprospta cunogtintelede electricitate gi componente pasive de circuit cu ajutorul anexei prezentate lasfrgitul c(ii.

    Fiecare aplica{ie in parte prezint o abordare teoretic, general, cuprezentarea clar gi succint a solufiilor de ansamblu, urmat de partea dedesfgurare practic ce abordeaz diverse scheme electronice particulare, carese pot modifica in funclie de dotarea laboratorului gi de evolufia dispozitivelor 9icircuitelor. o astfel de 'abordare esle foarte flexibil gi modern permitndutilizarea crtii pe o perioad de timp mai mare.

    Din volumul foarte mare de cunogtinle, s-au selectat aplicaliile cele mailmportante pentru o infelegere facil gi corect a problematicii abordate gi penlrrrdobndirea de ctre cititor a unor cunogtin{e de baz, strict necesare oricruiinginer de profil electric sau neelectric. Din acest punct de vedere, acoasllilucrare poate fi utilizat in detaliu de studen!ii specializrilor: Electrorric,Automatic, calculatoare, sisteme electrice, Energetic industrial, Mecatronicsau Utilaje 9i instalalii de proces gi utilizat partial de studen!ii specializrilor:Tehnologia construcfiilor de magini, lnginerie industrial, Inginerie economic,Ingineria gi managementul calitlii sau Ingineria gi protectia mediului.

    Pentru inlelegerea problematicii prezentate, fiecare capitol se incheie cuintrebri sau probleme menite s fixeze cunogtintele respective. De asemenea,ultimele patru capitole sunt rezervate problemelor care analizeaz func{ionareacircuitelor electronice, punnd in evident utilizarea modelelor de circuit aledispozitivelor electronice.

    Prezenta lucrare este rezultatul imbinrii dintre experienla electronic,proprie autorilor, cu experienta didactic, dobndit de autori in activitatea custudenfii pe parcursul a mai multor ani.

    ln scopul desfgurrii aplicatiilor in condifii optime, este necesar s serespecte urmtoarele indicafii:

    - s se parcurg in prealabil materialul teoretic prezentat la flecare aplicafiegi s se studieze cu atentie modul de lucru;

    - studenlii vor efectua singuri conexiunile necesare fiecrei aplicatii delaborator, folosind machetele gi aparatele de msur de pe masa delucru;

  • Ittrrl;tli

    - [)uncrr)a sub lensiune se va face numai dup verificarea conexiunilor dectrc caclrul didactic care conduce activitatea de laborator;

    - studenlii vor selecla gamele de msur ale aparatelor in concordant cuvalorile mrimilor msurate, pentru a putea efectua msurtorile indicalein aplicatia de laborator,

    - studenlii vor nota rezultatele experimentale culese, vor prelucra dateleoblinute (calcule, tabele, reprezentri grafice) gi vor desena formele deund vizualizate pe osciloscop.

    Deoarece toate lucrrile de laborator necesit alimentri de lare{eaua de c.a. 220 V 50 Hz, trebuie respectate cu strictele normele deprotectia muncii:

    - aplicaliile de laborator se vor desfgura numai sub conducerea gisupravegherea unui cadru didactic;

    - nu se vor atinge cu minile prtile neizolate ale circuitelor ce lucreaz cutensiuni mai mari de 24 V gi nu se vor atinge concomitent dou puncternetalice aflate la poten{iale diferite;

    - nu se vor face conexiuni, in interiorul machetelor in timpul funclionrii, cicloar cu alimentarea oprit;

    - in cazul apariliei unor anomalii in regimul de funclionare al machetelorsau echipamentelor de laborator, se va intrerupe imediat alimentareapostului de lucru, comunicndu-se cadrului didactic cele constatare.Autorii doresc s adreseze multumiri tuturor celor care i-au sprijinit sau

    prin rbdarea 9i intelegerea de care au dat dovad, au fcut posibil elaborareaacestei lucrri.

    Autorii

    9rrr:cav;r, scpternbrie 2007

    lJrrrrlir scmiconductoare

    1. DIODA SEMICONDUCTOARE

    1.1. Obiectivele lucrrii- familiarizarea cu caracteristica static a jonc{iunii p-n (dioda

    semiconductoare);- determinarea valorilor elementelor ce intervin in modelele de regim static

    gi dinamic ale diodei semiconductoare;- observarea influentei temperaturii asupra caracteristicii statice a diodei

    semiconductoare,- prezentarea principiului de funclionare al ohmmetrului gi verificarea unor

    diode semiconductoare prin msurarea rezlstenlei electrice in conducfiedirect gi invers.

    1.2. Considera(ii teoretice1.2.1. Generalitli

    Dloda semiconductoare fionctiunea p-n) este un dispozitiv electronicfundamental foarte utilizat in realizarea circuitelor electronice, datorit multiplelorroluri funcfionale: redresarea curentului alternativ, detectia semnalelor modulatein amplitudine sau frecven!, proteclia termic a unor circuite, comutarea unorelemente de circuit etc.

    Utilizrile variate ale diodei semiconductoare se datoreaz caracteristiciisale neliniare (figura 1.1), ct gi proprietlilor sale de dispozitiv unidireclional(permite trecerea curentului intr-un singur sens).

    Figura 1 1

  • I )to(l;t sorniconductoare

    Dioda semiconductoare este un dispozitiv erectronic cu dou termrnare _lnod (A) 9i catod (K).Pentru tensiuni apricate cu prusur pe anod gi minusur pe catod (figuraI ?rr), dioda se afl in conductie direct gi permite tfecerea unui curent rerativ

    n|lf rc care vartaz aproximativ exponential cu tensiunea aplicat la borne. pentrularrsiuni aplicate cu prusur pe catod gi minusur pe anod (figura 1.2b), dioda se aflirr conducfie invers gi curentul care trece est foarte ri.ri, putnoi,-r" .onrio"r,/uro

    Uo

    A /:_I\ K- t >-----:

    U1

    o r--\

    Figura 1.2se observ c dioda poate fi considerat ca fiind un bun comutator,

    avnd o rezisten.t foarte mare in conduclie invers, in cur"nt ;;nti;;, rezrstentaTT

    rliodei este R-'dId

    Pentru a intra in conduclie, o diod semiconductoare trebuie poranzatclrrect, cu o tensiune minim (numit tensiune de prag up) a crei varoare depinde(le semiconductorul din care este realizat dioda. Astfel, pentru diodele cu(|ermaniu tensiunea de prag este cuprins intre 0,2...0,4 V, iai pentru diodele cusiliciu tensiunea de prag ia varori cuprinse intre 0,6...0,g v. La cregterea tensiuniipeste varoarea de prag, curentur prin diod va cre$te exponentiar cu varoareaacesleta,1

    I ensrunrte aptrcate unei diode nu pot depgi anumite limite. in conduciiedirect curentul prin diod ar cre$te foarte murt gi puterea disipat p; ;1il;lt, = LIu Io ar depgi puterea disipat admisibir {. , dioda distrugndu-selermic in conductie invers pentru U; prea mare (in valoare absolut), dioda sestrpunge, curentur prin ea cregte brusc ai necontrorat (regiunea pndat dinfigura 1), dioda putndu-se distruge, dac cesta nu este limitat de o rezistent

    ::rl:,-.,^t?riq.rl.V3loarea U"1, a tensiunii U6 la care se strpunge OioOa esiespecrtrcata de tubricant, in cataloagele de productor gi nu tieouJe dep9it intimpul funclionrii.Degi caracteristica diodei este profund neriniar, pentru foarte murte

    aplicafii ea-poate fi aproximat ca liniar pe portiuni, aga cum este prezentat infigura 3a. Panta dreptei ce aproximeaz caracteristica, tgo, este egar cu pantatangentei la caracteristic m = *!, t, punctut in care se face aproximatia.du.,Punctul in care acest dreapt intersecteaz axa tensiunrlor este lensiunea Up dedeschidere a diodei.

    2

    Dioda semiconductoare

    considernd caracteristlca din figura 1.3a pentru diod, se poate inlocuidioda cu un circuit eclivalent (figura 1.3b) care se numeste model static liniarizatal diodei semiconductoare. in acest caz modelul D, este o diod ideal. U' esietensiunea de deschidere, iar q = I uut" rezistenta diodei, unde U1 este,Id

    ( --

    kr)tensiunea termic I U" =: l.[' q)

    -E-lFJr_--5ab

    Figura 1.3

    in regim variabil de semnal mic comportarea diodei este dat numai derezlstenla r, care constituie 9i modelul de semnal mic ai joas frecvent al diodeisemiconductoare.

    Diodele de mic gi medie pulere se incapsuleaz in material plastic sausticl, catodul fiind marcat cu unul sau mai multe cercuri colorate. Diodele deputere au capsul metalic, forma capsulei permi!nd fixarea diodei pe unradiator utilizat pentru rcire.

    Dac marcajul este^gters, se identific terminalele anod gi carod prinmsurtori cu ohmmetrul. in sensul in care dioda prezint rezistenl micaceasta este polarizat direct gi terminalul legat la "plusul" ohmmetrului rrstcanodul diodei. De remarcat, c in cazul folosirii unui multimetru, in turrcliorruroirca ohmmetru polaritatea bornelor este inversat,

    iSchema electric a unui ohmmetru este prezentat in tigrrra 1 4Instrumentul de msur indic valoarea curentului dtn oit(irltl. r,irtrr

    t;

    l{,, r l{ ,,

    UpDr

    depinde de valoarea rezisten{ei necunoscute R,, prin relatia: IDependen{a Rx(i) fiind de invers propo(ionalitate, rorrrlr{r rkruA

    proprietti ale scalei ohmmetrului: este neliniar 9i are zeroul in dreaplrrcu ajulorul potentiometrului Rp se regleaz curentul nr.rxrlil lrilrlinstrumentul de msur (pentru Rx = 0, Iru, = E/Rp), realiznc1tr-srr rr:.llr,l

  • [ )tr rtlir sr:tlticot)ducloare

    c:alibrar()a ohrnrlelrului (reglarea zeroului). in acest fel este posibil folosireaaceleiagi scale pentru toate gamele de msur.

    Figura 1.4

    irttr-adevr, clac dotr game au lmur2 = Il . lp6y1, und 1p211 = E/Rp1 gi lp3y2= E/R1,,, alrrrrci R1,1 = n.Rr,:,$i cele dou rezistente R11 gi Rx2, care dau aceeagirlcvur{ir,pc} c(}lc tlorrii garne (1.,= n. l,) vorfi in raportul:

    Dioda semiconductoare

    mai mici de 1 mA. Se vor citi valclrile lui U1 pentru curenlii 16 notali in tabelul1.2.

    Figura '1.5

    3. Se observ influenta temperaturii asupra caracteristicii statice a diodei,utiliznd stalia de lipit la o temperatur de 300oC. Astfel, pentru lo= 10 mA seva pune in contact direct vrful statiei de lipit cu un terminal al diodei timp de30 s. Se citesc valorile lui U6 gi 16, inainte Si dup inclzire. Se completeaztabelul 1.3.

    Tabelul 1.3

    4. Pentru trasarea caracterisiicil in conduclie invers se inlocuiegte rezistenlade 330 Q cu alta de 1 K0 gi se inverseaz pozifia diodei. Voltmetrul seconecteaz in pozitia 1. Se flxeaz E = 0, voltmetrul pe gama de 25 V $imiliampermetrul pe gama de 50 pA. Se modific E de la 0 la 24 V gi secompleteaz tabelul 1.4.

    It,,r _

    1,./tl

    It .. li.lt ,adicR11 =n Rxz

    t)Nr,,'--

    - tl

    r)t\,

    Dcci irrairrlea ctecturii unei msurtori cu ohmmetrul trebuie reglat,,zcroul" aparalrrlui prin scurtcircuitarea testerelor de msur (Rx = 0) ;i ajustareavalorii ltri R1 . Rcglajul lrebuie refcut la trecerea dintr-o gam in alta.

    1.3. Modul de lucru

    1. se vor msura rezistentele unor diode cu Ge gi si in conduc{ie direct giinvers, pe toate gamele ohmmetrului. Rezultatele obtinute se noteaz intabelul 1 .1 .

    Tabelul 1.1Rt0Gama Directx'1x 10x 100x 1K

    Germanitr

    2. Se realizeaza rllonl,rilrl rlirr lirlrrra 1.5 pentru trasarea caracteristicii diodei incortduclie dtroclil ltt, lrxcrrzli E = 0, miliampermetrul pe gama de 25 mA givollmetrttl trrc (lirnr;t rlt' 1 V Vollnrelnrl va fi coneclat in pozi!ia 1 pentru curen{i

    A

    Invers

    Tabelul 1.2

    Tabelul 1.4

  • Dioda scttttr:of l(,u(jloil c

    5. Proba de incarzire pentru conductia invers se efectueaz pentru U, = 2 V inac,eleagi condilii ca la conduclia direct. Rezultatele oblinute se trec in tabelul1.5.

    Tabelul 1.5

    1 .4. Confinutul referatului1. Tabelele cu datele experimentale.2 se traseaz pe aceragi grafic caracteristicire ceror dou diode (ca in figura1 1).3 Se calculeaz rezistentele de c.c (R = U6/16) gi de semnal mic (r, = dUo/dlo) alediodelor in punctere 16.= 1 mA, 10 mA gi 2o mA. pentru acereagi functe sedetermin tensiunea de prag up, prerngind tangenta ra caratteristic inpunctul considerat pn cnd intersecteaz axa absciselor. Rezurtatere

    obtinute se trec in tabelul nr. 1.6.

    Tabelul 1.6

    Dioda semiconductoare

    7 ' care sunt avantajere utirizrii dioderor cu si fat de cere cu Ge?lndicati dac urmtoarele afirmalii sunt adevrate, argumentnd rspunsurire:

    8. o diod realizar din si, porarizat cu,,+" pe anod cu o tensiune de 0,35V este polarizat direct gi ,,deschis',.9. curentul 16 printr-o diod cu si, scade exponenfiar cu tensiunea apricatdirect.

    10. in conduclie direct, dioda cu si are rezistenl foarte mic (zecimi deohm).

    1'1 . Deoarece dioda este o component unidireclionar, anodul este situat instnga catodului.

    12. Dioda semiconductoare se poate msura cu voltmetrul (anaiogic saudigital).

    13. Dac aparatul de msur indic ,,0", ra verificarea unei diodesemiconductoare, atunci dioda este intreruot.l4 Tensiunea de strp-ungere a dioderor cu si arevaroarea de 220 v.15. In regiunea polarizrii inverse, caracteristica unei diode semiconductoareeste liniar.

    4. Se determin puterire disipate pentru cere dou diode, corespunztorpunctului 2 al modurui de lucru. se reprezint grafic depend"nl. po j(ro).1.5. Evaluarea cunogtinfelor

    1. Utilizrile diodei semiconductoare.2. care sunt conditiire necesare ca o diod semiconductoare s intre inconductie?

    I in ce conditii s-ar putea produce strpungerea ciiodei?4 Notati in ce constau fenomenere frzice care produc strpungerea diodeisern icond uctoa re.5 Precizati valorile tensiunii de deschidere (de prag) pentru diodele cu Ge gisi.

    6 Argumenlnd rspunsul, precizali starea de conduclie a unei diode cu Si,dac lensiunea de polarizare este mai rnic dect tensiunea decleschidere

    fi

  • l )tor l,r .1rnr,r. Stabilizator cu diod Zener

    2. DIODA ZENER. STABILIZATOR DE TENSIUNE CUDIODA ZENER

    2.1. Obiectivele lucrrii

    - familiarizarea cu caracteristica diodei Zener;- cunoagterea modelului echivalent al diodei Zener,- studiul unui stabilizator de tensiune

    - aplicatie direct a diodei Zener:

    - determinarea principalilor parametri ai unui stabilizator de tensiune cudiod Zener.

    2. 2. Consideratii teoretice2.2,1. Generalitli

    Dioda Zener este o diod de construclie special, capabil s functionezeirr rer;iunea de strpungere fr a se distruge. in comparalie cu diodaserniconductoare, la care strpungerea are ca efect distrugerea iremediabil ajonctiunii, la dioda stabilizatoare are loc o strpungere nedistructiv. Aceaststrpungere este caracterizat de o cregtere puternic a curentului invers prrndiod 9i menlinerea aproximativ constant a tensiunii inverse la terminalelediodei.

    strpungerea unei diode semiconductoare se produce prin unul din;dg5ntoarele mecanisme:Qi qultiolicarea in avalans

    - fenomen ce se produce pentru intensitfi mari ale

    cmpului electric in regiunea de tranzilie a jonctiunii (tensiuni la borne marmari de 8 V); electronii accelerafi de cmp acumuleaz suflcient energiepentru ca prin ciocnirea cu atomii retelei cristaline s produc ionizareaacestora, adic eliberarea altor electroni care, la rndul lor, provoac noiionizri etc.

    O efectul tunel (Zener) - fenomen ce se produce pentru tensiuni la borne marmici dect 5 V gi care se explic^lund in consideralie comportarea dualund

    - corpuscul a electronilor. in esent fenomenul consi in trecerea

    electronilor prin regiunea de tranzilie a jonctiunii p-n, chiar dac au o energremai mic dect cea necesar depgirii barierei de potential.

    Pentru tensiuni la borne cuprinse intre 5 V gi g V strpungerea jonctiuniise produce prin ambele mecanisme.

    Constructiv, diodele Zener sunt asemntoare cu diodelesemiconductoare obiqnuite, avnd diferit doar materialul semiconductor care areo concentralie mai mare de impuritti. Alegnd in mod corespunztor geometriajonctiunii gi doparea cristalului se pot construi diode cu tensiunea de strpungerede la mai pulin de 2 V la ctiva kV. puterea disipat admisibil pe diod depindede tipul capsulci Ei variaz de la 0,25 W la peste 50 W.

    ldenliticarea torminalelor se face in acelagi mod cu cel descrrs penrrudiotJa sernicrlrrrirrcloarul.

    I

    Dioda Zener. Stabilizator cu diod Zener

    Repre; entnd grafic dependen!a curentului prin diod ,in funclie detensiunea aplicr,t invers se obline o curb ca cea din figura 2.1ise observ cpn la strpungere, curentul prin diod este foarte mic (egal cu curentul Invers alunei joncliuni obignuite), acesta crescnd brusc la atingerea tensiunii destrpungere. Dup ce dioda a ajuns in regiunea de strpungere tensiunea labornele ei practic nu se modific, ci rmne egal cu tensiunea de strpungere.Printr-o rezisten! serie exterioar valoarea curentului trebuie limilat pentru a nudepgi puterea disipat maxim admisibil pe diod.1

    Figura 2.1

    in conduclie direct, caracteristica unei diode Zener este identic cu ceaa unei diode semiconductoare obignuite.

    Cotul caracteristicii in regim de strpungere este mai abrupt pentrudiodele cu tensluni de strpungere mai mari de 8 V.

    coeficientul de temperatur al diodei zener reprezint variatiaprocentual a tensiunii de strpungere pentru o vanaiie a temperaturii diodei cu1oc. Acest coeficient este pozitiv pentru diodele cu U2 mai mare de s V gi negativpentru cele cu U7 mai mic de 5 V. Pentru diodele cu U2 in jurul valorii de s V,coeficientul de temperatur este apropial de zero.

    De re{inut c in funclionarea normal dioda Zener trebuie oolarizatinvers. Simbolurile diodei Zener sunt iluslrate in figura 2.2.

    D

    i

    Q, t \ti,n.n"l

    Figura 2.2

  • Dioda Zener. Stabilizator cu diod Zener

    caracteristica static_a diodei Zener poate fi aproximat ca in figura 2.3,aceast caracteristic liniar fiind modelat pe portiuni ca in figura 2.4.

    Elementelc din ramura superioar modeleaz comportarea diodei Zenerin conductie direct gi au aceeagi semnificalie c gi pentru diodasemiconductoare obignuit. Elementele din ramura inferioar modeleazcomportarea diodei Zener in conducfie invers. Rezistenfa 17 = dUTldlT senume$te rezisten! diferential (sau dinamic) gi reprezint inversul panteicaracteristicii in regiunea de strpungere. Tensiunea uz reprezint abscisapunctului in care caracteristica inlersecteaz axa tensiunilor gi reprezint de faptvaloarea tensiunii pe dioda Zener lucrnd in regiunea de strpungere. cele doudiode ideale modeleaz regiunea cuprins intre uz gi p, *unde varoareacurentului prin diod este zero.

    Dioda Zener. Stabilizator cu diod Zener

    conectat ra bornere diodei Zener va fi arimentat ra o tensiune constant. Decidioda Zener rearizeaz o srabirizare a tensiunii pe sarcin lrigura 2.51.proiectarea unui circuit stabirizator cu dlod Zener cnst inieterminareavarorii rezistorului atunci cnd se cunosc limitele de varialie ale tensiunii rlnalrmentare u1 gi curentur prin sarcin rs, Mrimire de mai sus trebuie s satisrur:!lrelatia:

    U., = R.(I, _ I, )* U.in cere mai defavorabile conditii gi s nu permit dep5irea puterii rlisrrratpadmisibil pe diod.

    ),

    Tinnd cont de faptulcurentul prin diod (suma lorvaloare Uu, dat), rezult:

    Uul .o*

    Uur-,n = R.(I..* +I,^")+IJ,

    Figura 2.5

    c la cregterea curentulul prin sarcin scadeI. +I- = U't - U, p(,r 'z - R esle constant pentru o

    R -

    U'l "*

    -Uzmn Ir*n *Ir_*

    TI -ITR _ -dt m -Zmax Ir..* *Irr_

    = R.(Ir,* + Ir.* )+ u,

    Figura 2.4

    2.2.2. Stabilizator de tensiune cu dioda ZenerDeoarece in regiunea de strpungere tensiunea la bornele

    nu se modiflc pentru variafii mari ale curentului prin diod rezulr

    10

    Valoarea lui R se alege in intervalul [R.n, Rr"r].Performan{ele unui stabilizator Oe tensiune e apreciaz prin:

    coeficientul de stabilizare So = *!, 11 = constantoUr

    rezistenta de iegire R,, = - 9, U", = constantolr-diodei Zenelr

    c o sitrc;irur

    ll

    t-tL

    Dz lU, RL/

  • l)trrrl;r i,rrcr Stabilizator cu diod Zener

    2.3. Modul de lucru

    1. Se realizeaz montajul din figura 2.6 gi se traseaz caracteristica diodei inconducfie invers completndu-se tabelul 2.1. Aparatele de msur vor fipozilionate pe gamele de 10 V gi respectlv 25 mA. Determinrile se fac cuvoltmetrul pe pozitia 1 pentru curenli de pn la 1 mA 5i cu voltmetrul pepozilia2 pentru curenti mai mari de 1mA.

    Figura 2.6

    2. Pentru 17= 10 mA se citegte cu precizie valoarea U21 a tensiunii U7, apoi seva pune in contact direct vrful stafiei de lipit cu un terminal al diodei timp de30 s (se regleaz stalia de lipit la o temperatur de 300"C). Se citegtevaloarea final U72 a tensiunii U7. Datele se noteaz in tabelul 2.2.

    3. Se inverseaz dioda Zener gi se traseaz caracteristica direct. Aparatele dernsur vor fi pozitlonate pe gamele de msur de 1 V, respectiv 25 mA.Deterrninrile se fac respectnd indicatiile de la punctul 1, referitor la pozitiavoltmetrului. Se comoleteaz labelul 2.3.

    Dioda Zener. Stabilizator cu diod Zener

    4. se realizeaz montajul din figura 2.7 gi :;e traseaz caracteristica de iegire u1= f(lL) a stabilizatorului pentru U21 = 20 V conform tabelului 2.4. Aoaratele sepozi{ioneaz astfel: |

    - pe 100 mA, ls

    - pe 25 mA $i UL - pe 10 V Se va aveagrij ca la conectarea sursei, R1 s nu fie pe zero ohmi.

    Figura 2.7

    5. se inlocuiegte potentiometrul Ri cu o rezistent fix de 1 ko gi se citescvalorile lui u1 pentru mai multe valori ale lui uul, conform tabelului 2.5.Aparatele rmn pozitionate ca la punctul nr. 4.

    Tabelul2.5

    2.4. Conlinutul referatului1. se traseaz pe acelagi grafic caracteristicile direct 5i invers ale diodei

    Zener.2. Se determin grafic U7, Up, r, gi r2.3. cu valorile oblinute la proba de inclzire se calculeaz coeficientul de

    temperatur al tensiunii de stabilizare:

    Il -

    r ITf "L: *7.1.T

    Tabelul2.3ft,1mn1 I or I o,sfrl-riil 'l IL_v_A.tyJ.l I

    IL

    t"

    Tabelul 2.4

    D7 Rt

    Tabelul2.llzlmAl 0,05 0,1 0.5 n.e 1 a 5 10 .t E, 25Uz [M

    U"rlVj tz 15 {oto 20 zz 24U, IVI

    Tabelul2.2

    1q '10 15 20 25

    CTUZ =

  • Diocla Zencr, Stabilizalor cu diod Zener

    unde T se apreciaz :a fiind aproximativ 50oc. Rezurtatur se noteaz intabelul 2.2.

    4. Se reprezint grafic caracleristicile de iegire UL = f(lJ gi de transfer U1 = f(Uu)ale stabilizatorurui de tensiune gi se determin parameirii ss gi R6.

    5' se determin R6, cunoscnd c Ro = tt'B gi se compar cu varoarearz

    -Kdeterminat la punctul precedent.

    2.5. Evaluarea cunogtinfelor1. Dependenla curentului printr-o diod Zener in funclie de tensiunea invers

    aplicat.2. De ce este necesar conectarea in serie cu dioda Zener a unei

    rezistenle?3. Diferen{ere dintre o diod Zener gi o diod semiconductoare.! Enrmerali parametrii caracterisitici importanfi ai diodei Zener.5 Precizali modul normal de lucru al unei diodei Zener.6 Explicali func,tionarea diodei Zener in conductie invers.7 Utilizrile diodei Zener.Indicati dac urmtoarele afirma{ii sunt adevrate, argumentnd rspunsurile:I Tensiunea de stabilizare a unei diode Zener este tensiunea care se aplic

    direct diodei.I Puterea disipat maxlm la o diod Zener este o functie de temperatur.10. Dioda Zener poate avea rol de proteclie la supracurenli.11. Diodele Zener se pot monta in serie.'12. Tensiunea de stabilizare a dou diode Zener montate in serie estediferenla dintre cele dou tensiuni de stabilizare.

    Redresoare monofazate cu diode semiconductoare

    3. REDRESOARE MONOFAZATE CU DIODESEMICONDUCTOARE3.1. Obiectivele lucrrii

    - prezentarea principalelor scheme de redresoare monofazate;- vizuarizarea cu ajul0rur

    , osciroscopuiui a tormetoi' oe und,corespunztoare varialiei in timp a tensiunii sau curentului redresat;

    - evidenfierea efectelor diferitelor tipuri de filtre de netezire.3.2. Consideratii teoretice3,2.1. Generatit{i

    Redresarea monoarternant are ra baz scnema din figura 3.1, forma deund a tensiunii redresate flind cea din figura 3.2.

    La un redresorredresoare conduce pe

    cel prezentat in figura 3.1, diodapozitive, iar curentul prin R1 este

    mt!rFigura 3.1

    monoalternant, cadurata alternantelor

    Figura 3.2

    1415

  • l.{t'rlrrr,,o;rre tnonolazate cu diode semiconductoare

    propor]iortal cu lensiunea aplicat diodei. Pe durata alternantelor negative, diodaesle blocat, iar curentul prin circuit este nul.

    TiSe demonstreaz c valoarea medie a tensiunii redresate

    ste Uu = i,Ti

    iar amplitudinea primei armonici, U, = i.z\ Se definegte factorul de ondulalie ca fiind raportul dintre amplitudineacelei mai mari armonici si componenta continu. in cazul redresriimonoalternan!,

    1 =2 = 1,51L

    Rezult penlru componenta de curent alternativ o valoare mai mare dectcea de curent continuu, ceea ce este dezavantajos. De asemenea, randamentulcsle sc2u1, deoarece se folosegte numai o alternant a re{elei.

    Pentru imbunt{i rea performanlelor se folosesc redresoare bialternan!(ligura 3.3). Forma de und a tensiunii redresate este prezentat in figura 3.4.

    Dr^\l

    Err

    Figura 3.4

    Schema redresorului bialternan! din figura 3.3, utilizeaz unlransformalor cu priz median, in care secundarul este realizat din douinf5urri identice legaie in serie, la care se conecteaz cele dou diode D1 9i D2.

    Pe timpul alternan{ei pozitive conduce dioda Dr, iar dioda D2 este blocat.Pe timpul alternantei negative se inverseaz strile de conductie

    - dioda D2 va

    conduce, iar dioda D1 va fi blocat. De remarcal, c prin rezistenta de sarcin RL,curenlul trece intr-un singur sens, in ambele alternante.

    to

    I

    t,,,+

    T-t,,,

    I\Lft-V-J

    U1

    7lD2

    Figura 3.3

    Deaorece tensiunea de la iegirea redresorului este de form pulsatorie,iar pentru necesittile curente este necesar o netezire mult mai mare a tensiuniiredresate (adic un factor de ondula{ie mult mai mic), pentru imbunttirea formeide und se utilizeaz filtrele.

    3.2.2. Filtre cu inductantFunctionarea acestora se explic prin acumularea de energie in cmpul

    electromagnetic al bobinei gi cedarea acesteia in sarcin, in alternanla negativ.In figurile 3.5 gi 3.6 sunt ilustrate schema redresorului monoalternant crr

    filtru inductiv gi formele de und ale tensiunii redresate fr inductant (linicintrerupt) gi cu inductant (linie continu), in acesr caz.

    DL-

    \r E

    Figura 3.5

    in figurile 3.7 gi 3.8 sunt date schema redresorului bialternant cu filtruinductiv 9i formele tensiunilor redresate, fr gi cu inductant. Se poare

    R.demonstra c y = ---' - , dac o.L )) R,-' url-Se observ c 1 scade o dat cu micgorarea sarcinii Ri (deci cu

    cresterea curentului de sarcin), cu cresterea inductantei gi cregterea pulsafiei.in general, filtrul inductiv nu se folosegte la redresarea monoaiternan!. El

    devine cu att mai eficient cu ct pulsatia este mai mare Deci, filtrele inductive se

    17

    Redresoare monofazate cu diode semiconductoare

    in acest caz vom avea:)IITt

    -

    -"

    n

    n

    .2Sl Y=-=U.OO3

    IU,r

    1'RL

    Figura 3.6

  • Rerlr(rsoarc nlonofazale cu diode semiconductoare

    folosesc pentru redresoare bialternant. Efectul de filtraj se mai poate explica prinmicgorarea curenlilor de inalt frecvent de ctre bobin, a crei impedan! esteproportional cu frecventa.

    U1

    7lnv2Figura 3.7

    fr L nl

    3.2.3. Filtre cu capacitatein figura 3.9, condensatorul C se incarc rapid prin dioda D, la valoarea

    maxim a tensiunii din secundarul transformatorului, pe durata alternan{ei pozitive9i se descarc lent pe Rs cnd dioda D este blocat (in mpul alternanleinegative)" Descrcarea condensatorului este exponen{ial, dar penlru oconstant de timp R,'C suficient de mare, tensiunea scade practic liniar (figura3.10). n

    Figura 3.9

    Se observ c tensiunea pe sarcin se apropie mult de cea ideal,constant, deci factorul de ondula{ie y scade. Curentul prin diod circul un timplimitat solicitnd dioda mai pufin din punct de vedere al puterii. Se poate rta c:

    to

    E

    n tl

    Redresoare monofazate cu diode semiconductoare

    fr

    C.R,_.crt

    Tensiunea medie redresat nu se schimb esential la redresareabialternan! cu filtru capacitiv. Filtrarea poate fi imbunttit utiliznd filtre LC giT

    in figura 3.11 este ilustrat schema electric a unui redresor bialternan!in punte (punte redresoare), unde pe timpul alternanlei pozitive a tensiunii u2,conduc diodele D1 gi D3, iar diodele D2 9i D4 sunt blocate. pe timpul alternanteinegative, starea de conduclie a perechilor de diode se inverseaz, dar sensulcderii de tensiune pe rezistenta de sarcin R1 va rmne acelasi. pentrunetezirea ondula{iilor se utilizeaz, in schemele practice, filtrul capacitiv. Acestfiltru se monteaz in paralel cu sarcina.

    RL lU,,1

    n tlIIlu

    /

    ^\rI

    luIV

    :-I

    luI

    21

    l(1

    **JUg

    Figura 3.1 0

    cuL

    Figura 3.8

    \r

    t,I

    c* Rr Figura 3.11

    Figura 3.12

    tdtd v

    19

  • Redresoa re monofazate cu d iode semicond uctoare

    3.3. Modul de lucru

    1. Se identific componentele schemei electrlce din figura 3.13.2. Se realizeaz schema redresorului monoalternant.3. Se conecteaz voltmetrul si se msoar tensiunea medie redresat

    voltmetrul

    Figura 3.1 3

    5. Se realizeaz conexiunile dintre punctele 2 - 3, 3 - 7 gi se conecteazosciloscopul intre punctele 7 gi 8. Se vizualizeaz forma tensiunii redresatepentru cele dou tipuri de redresoare (monoalternan! gi bialternant), fr filtru.6. Se introduce in circuit inductan{a L. Se vizualizeaz pe osciloscop efectulfiltrajului inductiv pentru redresorul bialternant, variind curentul redresat 10, cuajutorul reostatului R.

    7. Se scurcircuiteaz inductanla L gi se introduce condensatorul de filtraj C1(conexiune 5 - 7). Se vizualizeaz efectul filtrajului pentru redresorul bialternan!,variind curentul redresat.

    8. Se introduc in circuit L $i Cz, realiznd filtrul z. Se vizualizeaz cuajutorul osci loscopu lu i efectu I filtrul u i pentru redresoru I bialternan!.9. Se traseaz caracteristica U6 = f(ls) pentru redresoarele monoalternan{gi bialternan! cu filtru capacitiv C2. Curentul l0 se msoar cu ajutorulmiliampermetrului conectat in circuit.

    3.4. Evaluarea cunogtintelor

    1 Ce sunt redresoarele?2. Clasificati redresoarele monofazate.3 Utilizrile redresoarelor monofazate.

    20

    Redresoare monofazate cu diode semiconductoare

    4. Ce este factorul de ondula{ie?5. Explicati funclionarea redresoarelor monofazate bialternan! cu

    transformator cu priz median.6. Ce sunt filtrele? Care este rolul lor?Indicati dac urmtoarele afirmalii sunt adevrate, argumentnd rspunsurile:7. La un redresor monofazat bialternan! in punte, diodele conduc ambele

    alternanle.8. Redresarea este procesul prin care un semnal continuu este transformat

    in semnal alternativ.9. Un filtru capacitiv utilizeaz proprietatea condensatorului de a se 0pune

    varia{iilor de curent.10. Un filtru inductiv utilizeaz proprietatea bobinei de a se opune varialiilor

    de tensiune.11. Un redresor performant are un factor de ondulalie mare.12. Dac se intrerupe sarcina unui redresor bialternan! cu transformator cu

    priz median, tensiunea de iegire va fi nul.

    monoalternan! U6 in gol4. Se realizeaz conexiunea intre punctele 2 gi 6, se conecteaz

    gi se msoar tensiunea medie redresat bialternan! in gol U6.

    )1 L-23:7

    zl

  • r .flr'lr trril!,lt{ ilrr :,lirlrr:o alt) unui tranzistor bipolar in conexiune emitor comun

    4. CARACTERISTICILE STATICE ALE UNUITRANZISI OR BIPOLAR iTI CONEXIUNE EMITORCOMUN

    4.1. Obiectivele lucrrii- ridicarea familiilor de caracteristici de iegire, caracteristici de intrare gi de

    transfer pentru un tranzistor de Si de tip npn:- evidentierea regimurilor de funclionare'ale unui tranzistor bipolar.

    4.2. Consideratii teoretice

    caracteristicile statice .reprezint grafic interdependen!a dintre curentiitranzistorului gi tensiunile aplicate intre terminale. Aeste

    "r""t*iirti"i ,unispecificate de ctre firmele productoare in cataloage, in funclie de tipulconexiunii 9i de tipul tranzistorului.

    Schema pentru trasarea experimental a caracteristicilor statice ale unuitranzistor npn in conexiune EC este ilustrat in figura 4.1. Toate famiriire decaracteristici se reprezint in primul cadran, degi tensiunile gi curentii pol aveadiferite sensuri.

    Figura 4.1IFamiria caracteristicilor de iegire reprezint dependenta intensiltiicurentului de colector fa{ de tensiunea de iegire, avnd ca'parrm"tr,J cle irrtrar'ccurenlul bazei, adic lc = fce) pentru ls = constant. Aici se distino trci rr.(rl,nr (rofunclionare.zz

    itir(;lt'li!'lr(:ilt, rl;rltt:l itlt' rrrlrrr tr?lll/istor birlolar in conexiune emitor comun

    /Regiunea activ pentru care jonctiunea emitor -

    baz este polarizatdirect, iar joncllunea colector

    - baz este polarizat invers, constituie regiunea

    normal de funclionare a tranzistorului ca amplificatoy in aceast regiunecaracteristlcile sunt drepte paralele gi echidistante, avnd panta mai mare dectla conexiunea baz comun. Pentru explicarea acestei particularitti se porne$tede la relalia de legtur intre lc gi ls, care este de forma:

    'o-ll.= l_; Ir Fl_0" I.rn =Fr'[r-1"n,,unde

    I.uo = (F, + 1)-IcBo i F, I."oreprezint curentul de tiere al colectorului in conexiune EC, cnd le = 0. Rezultc varialii mici ale lui or cauzate de V6p au o influen! mai mare asupra curentului16 prin intermediul factorului 1l(1-a). De asemenea, datorit modului deconectare, o anumit fracliune a tensiunii VcE actioneaz direct asupra jonctiuniiemitor

    - baz.

    4egiunea de blocare se caracterizeaz prin faptul c ambele joncliurrisunt polarizate invers. Aceast regiune este cuprins intre caraclerislicacorespunztoare lui ls = 0, cnd lc = lceo gi abscisr/aloarea minirn a curclrrlrrlrride colectoreste 1669i se obtine cnd lE = 0. in acest cazdin relatia:

    I, = -(l - uo J. I, - I.r,,rezult In = -lcao.

    4egiuna de saturalie, spre deosebire de conexiun ea baz comun, cslrrsituat in primul cadran gi intervine canO lV..l

  • (,;rr;rr'lr,l:,lrr;rl(r statlce ale unui tranzistor bipolarin conexiune emitor comun

    Jrlnlrrr vrrlorr l\', ,l 1V,,,, I are loc o puternic influen! a tensiunii V6g asupracurentului ln.

    Schema mai permite ridicarea experimental a familiei caracteristicilor detransfer, 16 = f(ls) cu V6s parametru. in regiunea activ lV., I a 1Vr,I ,caracteristicile reprezint drepte care trec prin origine, panta lor fiind aproximativegal cu Bo. in regiunea de saturaliu l%rla lVru | , coeficientut p' scade rapidspre zero, putnd deveni chiar negativ datorit faptului c 16 igi schimb sensul.

    Din cele expuse mai sus rezult c in cazul conexiunii EC, tranzistorulbipolar trebuie s func{ioneze cu tensiuni de colector ridicate pentru a se evitaregiunea de saturalie, aceast regiune fiind utilizat numai in regimurile decomutatie.

    4.3. Modul de lucru

    Caracteristicile statice ale unui trarrzistor lriprllar in conexiune emitor comun

    4.5. Evaluareacunogtinlelor1. Reprezentati grafic caracteristicile statice leoretice ale unui tranzistor

    bioolar in conexiune EC.Semnifi catia curentului lcso.Care dintre caracteristicile statice ale unui lranzistor bipolar reprezint odependent liniar intre doi parametri?

    4. S se calculezc ap unui tranzistor bipolar, dac BF = 200.5. Caracterizafi regiunea de blocare.6. Cum este curentul de colector la saturafie? Dar la blocare?7. Care este dependenta dlntre curentul de colector 9i curentul de baz?

    z.

    3.

    Echipali placheta asociat cu componentele alese gi asigurali-v c aveticontacte sigure. La conectarea aparatelor de msur urmrili ca polaritateabornelor s corespund cu cea cerut de schem.Se traseaz caracteristicile de intrare la un tranzistor de tip npn cu siliciu, demic putere. La punerea sub tensiune a montajului, tensiunea V6s rmne lazero. Se modific apoi tensiunea Vsg inspre valori superioare pn labaleierea complet a scalei microampermetrului. Notafi un set de valori pentruVss gi lg. Ajusta{i tensiunea V6g la 1 V $i repetati citirile in corelatie cu Vss.Repetati citirile pentru Vce = 5 V, 10 V gi 15 V. Asigurati-v c in timpulvariatiei lui ls, tensiunea V6s rmne absolut constant. Ridicafi diagramele,la scar corespunztoare, pentru curbele obtinute la V6. = 0 V, 1 V, 5 V, 10 Vgi respectiv 15 V.Se traseaz caracteristicile de iegire pentru acelagi tranzistor. Dupalimentarea montajului, se va regla curentul din baz la 10 pA. Ajusta{itensiunea Vce de la 'l V la 15 V gi notafi valorile corespunztoare ale lui 16.Reluali citirile lui 16 in coresponden! cu V6E stabilind in fiecare cazurmtoarele valori pentru curentul de baz: 20 pA, 30 pA, 40 pA, 50 pA gi deasemenea 0 pA. Trasati la scar ctrrespunztoare curbele astfel obtinute.Se ridic caracteristicile de transfer in curent, 16 = f(ls) cu V6s parametru.Astfel, dup punerea sub tensiune a circuitului, se regleaz Vcr = 1 V. Se varegla lel la 10 pA, 20 pA, 30 pA, 40 pA, 50 pA citindu-se valorilecorespunztoare pentru 16. Se vor relua citirile pentru V6g = 5 V, 10 V, 15 V.

    4.4. Continutul referatului1 S(ixnn;rd0 fixnlat folosita in la borator $i labelele cu &lele expedmentale.2. Cu fiirrlonrl(ftrl(rk)l experimenlale culese se vorlrasa cracle sticile de je9irc,(l( irrlnIr' fi r)!t'r'(1iv d(: lrnsfer in curent.

    24 25

  • Polarizarea lranzistorului bioolar

    5. POLARIZAREA TRANZISTORULUI BIPOLAR5.1. Obiectivele lucrrii

    - familiarizarea cu caracteristicire statice are tranzistoruruigraflc; bipolar sub form

    Polarizarea tranzistorului bioolar

    -Caracteristica 16 = f(U6g) prezint trei regiuni distincte. pentru tensiuniUce mici (regiunea l) curentul lsvariaz puternic cu tensiunea Ucr. in regiunea ll,lc variaz foarte pulin la variatia tensiunii Ucr, curefltul de colector depinznclpractic numai de curentul de baz. in regiunea lll, dac U6p cregte prea multtranzistorul se strpunge, fiind in pericol de a se distruge dac valoarea curentuluinu este limitat de o rezistenl ert.enoary'1

    EC

    RC

    In func{ionarea ca amplificator este folosit regiunea a ll-a a caracleristiciilc (Ucd. Reprezentnd grafic varialia lc (UcE) pentru mai multe valori alecurentului de baz se ob{ine o familie de curbe care reprezint caracteristicilestatice de iegire ale tranzistorului bipolar ln conexiune EC. in figura 5 2 seprezint caracteristicile de'ie$ire ale tranzistorului BC 171"

    in funclionarea ca amplificator, in colectorul tranzistorului se conecteazo rezisten! R6 (figura 5.3).

    - reprezentarea grafic a dreptei de sarcin 5i determinarea parametrilor ei;- definirea puncturui static de funcJionare ar tranzistorurui biprar;- rolul circuitelor de polarizare;- configuralii are circuiteror de porarizare gi performanlere acestora.

    5. 2 Considerafii teoretice

    Tranzistorur biporar poate fi asimirat cu un cuadripor, in care unur dinlr,lnninale se consider element de referln!, comun att circuitului de intrare ct1i cclui de iegire. in conexiune emitor-comun (EC), circuitul de intrare este realizatrlrn lenninalele baz gi emitor, iar circuitul de'iegire confine corectoiur li emitorul(li1lrrra 5.1).

    igura 5.1ln conexlune emitor-comun se definesc dou familii de caracteristici deiegire: 15 = f(UcE) pentru 16 constant gi 16 = f(U6e) pentru Uer constant.,rDac se reprezint grafic dependen.ta curenturui G cotectorln functie delensrunea colector-emitor la curent de baz constant (conexiunea rcl, se ,inline

    o familie de caracteristici de forma celor prezentate in figura 5.2.Deoarece in functionarea normar, jonctiunea B-c trebuie oorarizatinvers, au o importan! practic numai cracieristicire p"nttu ". > 0 la

    tranzistoarele npn gi U6E < 0 pentru tranzistoarele pnp.

    lei < lBo

    Figura 5.3

    27

  • In circuitul de iegire al tranzistorului bipolar se poate scrie relatia:

    8,. = R. .1,. +U"o

    Relalia de mai sus, in coordonatele U6g qi 16, reprezint ecuafia drepteide sarcin gi se reprezint grafic prin intersecfia cu axele: lc = Ec / R6 pentru Usg= 0 si respectiv u6s = E6 pentru lc = 0. Deci, dreapta de sarcin se traseaz inplanul caracteristicii de iegire 16 = f(ucE) pentru ls constant 9i este reprezentareagrafic a ecuatiei rezultate prin aplicarea legii a ll-a a lui Kirchhoff in circuitul deiegire.

    Intersectia acestei drepte cu caracteristica lc(Uce), corespunztoarecurentului de baz lg generat de generatorul de curent constant, reprezintpunctul static de funclionare (PSF) al tranzistorului. coordonatele psF reprezinttensiunea U6p- gi curentul 16 al TB.

    Dac, pentru Ec gi Rc date, se modific valoarea lui ls se obtine un nouPSF situat pe aceeagi dreapt de sarcin. in func{ionarea ca amplificator seaplic pe baz o tensiune variabil care determin variafia curentului de baz fatde regimul stalionar. ca urmare PSF se deplaseaz de-a lungul dreptei desarcin. Dac semnalul aplicat pe baz este sinusoidal, atunci psF sedeplaseaz de-a lungul dreptei de sarcin in mod egal in stnga gi in dreaptavalorii de regim stationar. De aceea, de regul, psF se alege la mijlocul dreptelde sarcin (U6s = E6 / 2).

    La cregterea temperaturii, factorul de amplificare Be al tranzistoruluicregte. $i, de asemene, lcao cregte. in consecint, curentul de colectorI.. =Fr.I" +(Fr+1).IcB. cregte. Rezult o deplasare in sus a caracteristicilorde iegire ale TB. ca urmare se deplaseaz gi pSF pe dreapta de sarcin 9i nu seva mai situa la mrllocul acesteia. Dac deplasarea este prea mare, tranzistorul numai poate func{iona corect ca amplificator, excursia in sus a psF fiind limitat la ovaloare mai mic (figura 5.4).

    l'olirr rzirrca lrarrzistorului Lripolar

    tr"(l&'

    Polarizarea tranzistorului bipolar

    Elernerrte lo rlc circutl Oare ctlncur la stabilirea curentului de bazcorespunzlor PSF-ului alcs pe dreapta de sarcin, constituie circuitul depolarizare. Cerinla esen{ial la care trebuie s rspund un circuit de polarizare,este aceea de a pslra ct mai constant PSF la variafiile temperaturii sau lavarialia parametrilortranzistorului, adic de a stabiliza PSF.

    in figurile 5.5, 5.6 gi 5.7 se prezint trei tipuri de circuite de polarizareprincipale.

    in figura 5.5 curentul de baz este asigurat de rezistenla Rs de valoaremare in serie cu sursa E6. Valoarea ei se calculeaz cu relalia:

    p- =

    Et -u"

    " t,unde lJu,

    = Up (0,6 V la Si 9i 0,2 V la Ge). Circuitul este simplu, dar asigur o

    stabilitate slab a PSF.in figura 5.6 s-a adugat rezistenla Rg in serie cu emitorul, rezistenl

    care intervine foarte eficient in stabilizarea PSF. Valoarea ei se poate calcula infunctie de stabilizarea necesar a PSF sau se alege empiric astfel inct cdereade tensiune pe RE sa fie de (2 - 4)V.

    +Ec

    circuitul de polarizare din figura 5.7 asigur cea mai mare stabilitate aPSF, deoarece divizorul rezistiv din baz asigur in plus 9i pstrarea constant apoten{ialului bazei.

    5.3. Modul de lucru

    1. Se realizeaz montajul din figura 5.8 9i se citescvalorile lui U6s completndu-se tabelul 5.1. Valoarea curentului lc se regleaz cu ajutorul poten{iometruluiP din baza tranzistorului.

    R^Re

    Rs

    ') u"'

    Figura 5.5,-f;--\.Figura 5.6

    28

    Figura 5.4

    ZY

  • Y4,7MA

    Rg82KO

    rB

    Polarizarea tranzistorului bioolar polarizarea tranzistorului bioolar

    se introduce in emitor o rezisten! RE, a crei valoare se msoar cuohmmetrul gi se readuce U6g la valoarea de 5 V. se citegte noua valoare a luilc pi se efectueaz proba de inclzire ca la punctul 3, completndu-se tabelul3.t.se realizeaz montajul din figura 5.9, se msoar tensiunile usE gi UHp gi secalculeaz lc = une i Rg. se efectueaz proba de inclzire ca tJ funcfut 3 gise completeaz tabelul 5.2.

    Figura 5.8

    Rer82KO

    RezlOKQ

    se inlocuiegte rezistenta de 2,2 Ko din corector cu arta de 1 Ko gi se repetmsurtorile de la punctul 1 conform tabelului 5.1In montajul din figura 5.8, pentru R6= 2,2 KO gi E6 = 10 V se fixeaz Ucr = 5V gi se citegte varoarea rui 16. se observ influenta temperaturii ,luprutranzistorului bipolar, utiliznd statia de lipit la o temperatur de 300oc. Astfel,se va pune in contact direct vrful statiei de lipit cu baza tranzisorului timp de30 s. Se citesc valorile finale ale U6E gi se trec in tabelul 5.2.

    Figura 5.9

    5.4. Confinutul referatului1. schemele montajelor folosite in laborator 9i tabelele cu date experimenlale.2. cu ajutorul datelor experimentale culese la punctele 1 si 2 se traseaz

    dreptele de sarcin in coordonate Uce, lc. se determin din grafic punctele deintersectie ale acestor drepte cu axele, precum gi paniele lor. se determinacegti parametri gi din relalia E6 = (R6+ RE).16 + U6s, gi se trec rezultatele intabelul 5.3.

    3. Se va rspunde in scris la urmtoarele intrebri:- explicali detaliat modul in care rezistenta RE intervine in stabilizarea pSF

    cu temDeralura:- ce parametrii ai dreptei de sarcin se modific prin introoucerea

    rezistentei de emitor ?

    11

    Tabelul 5.1

    Tabelul 5.2Cu Rs in serie cu Cu divizor in

    = l6(cald) -

    l6(rece)

    30

  • I'ril,l r.';rrr,;r lr ltrzislotttlui bipolar

    l)uluri)a disipat adrnisibil pentru tranzistorul folosit este de 300mW. S-adepgil aceasl valoare in timpul msurtorilor ?explicati modul in care divizorul din baz intervine in stabilizarea PSF.

    5.5. Evaluarea cunogtinfelor

    1. Influenta temperaturii asupra tranzislorului bipolar.2. Ce este dreapta de sarcin?3. Ce este punctul static de funclionare?4. Procedee pentru stabilizarea PSF-ului.5. Indicalicel pulin o cauz a instabilittii PSF-ului.Indicafi dac urmtoarele afirmalii sunt adevrate, argumentnd rspunsurile:

    6. Dac un tranzistor lucreaz ca amplificator, iar curentul de baz cre$te,atunci tensiunea U6g cregte.

    7. Principalul parametru al unui tranzistor care se modific cu temperaturaeste tensiunea de alimentare.

    8. Punctul static de func{ionare este determinat de curentul gi tensiunea deintrare, corespunztor tensiunii de alimentare a circuitului.

    9. Cunoscnd circuitele de polarizare, dac curentul de colector cregte,atunci tensiunea colector-emitor cregte.

    10. Punctul static de funclionare depinde de circuitul de polarizare 9i nudeoinde de tioul tranzistorului.

    Pararnelrii h ai tranzistorului bipolar

    6. PARAMETRII h AI TRANZISTORULUI BIPOLAR

    6.1, Obiectivele lucrrii

    - familiarizarea cu parametrii de cuadripol ai tranzistorului bipolar;- determinarea parametrilor h;- rela{ii de legtur intre parametrii h gi cei naturali ai tranzistorului,

    6.2. Gonsiderafii teoretice

    Circuitele echivalente de semnal mic pentru tranzistoarele bipolare se potobtine prin dou metode. Ambele metode conduc la aceleagi concluzii, in legturcu comportarea tranzistorului bipolar in regim variabil de semnal mic.

    Circuitul echivalent la semnal mic modeleaz comoortarea tranzistoruluila mici varialii ale curenlilor gi tensiunilor in jurul punctului static de funclionare.Dac tranzistorul funclioneaz in regiunea activ normal, atunci conditia de

    ,, k'Tsemnal mic este IAVR.I (, ;Parametrii circuitului echivalent natural (prima metod) sunt determinati in

    funclie de fenomenele electronice din tranzistor gi depind de parametriiconstructivi 9i de material ai acestuia.

    A doua metod de oblinere a unui circuit echivalent, const in aconsidera tranzistorul ca un cuadripol. Parametrii de cuadripol ai TB sunt definiliin condifii limit de func{ionare (doi dintre ei cu intrare in gol sau in scurtcircuit),fiind ugor de simulat practic ai deci acegti parametrii se pot msura ugor. Dinlreparametrii de cuadripol de joas gi medie frecvent cei mai utiliza{i surrtoarametrii hibrizi.

    intre parametrii hibrizi gi cei naturali ai TB se pot stabili relatii de legturiiastfel inct, prin msurarea parametrilor h, se pot determina gi cei naturali.

    Circuitul echivalent natural (pentru montajul EC) este ilustrat in figura 6.1.

    tI

    "-lI

    J

    Montai fiqura 5.8

    Panta (mA /

    l-"Figura 6.'1

    32 33

  • |'F{tHntFlttt lr ril Irirrrzrsl0rului biOolar

    ltl cir(:uilul ct:hivalent natural 165 (uneori notat r,) -

    rezistenta intrinsec a bazei(rri.risl(,nln inlre conlclul bazei 9i baza intrinsec), rs,u (notat gi r,r) -

    rezistentayoncliurii emilorului polarizat direcl, C6"

    - capacitatea jonctiunii emitorului

    polarizat direct, r5,,, -

    rezistenta jonctiunii colectorului polarizat invers, cp,. -capacitatea joncliunii colectorului polarizat invers, g.

    - transconductanla(modeleaz efectul de tranzistor) gi r""

    - rezistenta colector-emitor.

    Parametrii hibrizi sunt parametrii de cuadripol, care determin circuitulechivalent din figura 6.2.

    l1

    U, = h,, .[, +h,, . U"[, = h,, .I, +hrr.U,ffr $

    hrz Uz

    Figura 6.2

    Semnificaliile parametrilor hibrizi 9i conditiile ?n care sunt pugi in evidentsunt urmtoarele:

    TT

    - h,, = ] = h, cu U2 = 0 - impedanla de intrare cu iegirea in scurtcircuil;,, I.TT

    - h', = ij = h. cu lr = o - coeflcientul de transfer invers in tensiune cu intrareaIn got;

    Tr rl

    - h:r = i = h, cu U2 = 0 - coefieientul de transfer direct in curent cu iegirea in^l

    scurtcircuit;I

    - h,, = * = h" cu 11 = Q - conductanla de iegire cu intrarea in gol.

    Valoarea parametrilor h depinde de conexiunea in care lucreaztranzistorul, motiv pentru care parametrilor li se atageaz indici, care indic tipulconexiunii (Ec, cc sau BC). Astfel, se prezint in tabelul 6.1 indicii parametrilorhibrizi, in cele trei configuratii de circuit.

    34

    Parametrii h ai tranzistorului bioolar

    Intre parametrii naturali gi parametrii hibrizi sunt stabilite urmtoarelerela!ii:

    1

    i'b,efb"

    1

    fb,"

    .l- fbb' = hr, --,

    I- -:- = g.. = hz, - h:r '8r'" ,

    'ce

    o(-_0mr\- Lb" =

    "a--Lu,., unde gr = 40.1c, iarfl_frecvenla detiere a TB.JIt. | |

    6.3. Modul de lucru

    {J

    hrt

    =h .o"11 t)be'

    I1l I tt, | (Jtn., | -

    Iv

    ,1

    1.

    2.

    se realizeaz montajul din figura 6.3. se va avea grrj la respectareapolaritti i condensatorului electrolitic.Se regleaz din potenliometrul Rg punctul static de functionare altranzistorului bipolar, astfel inct Uce = 4,6 V gi deci lc = 2 mA.se aplic un semnal un cu niverul de 300 mV gi frecventa de 1 kHz. semsoar rrln gi u6g1. Sedetermin h21 gi h11 cu ajutorul relatiilor:

    uou, ro

    h-.= R'' -R''

    '' ,, -

    rou, uour

    Ru u,.uR"k_r6

    ' ur*uin u,nRe u,

    Tabel 6.1

    35

  • Pararnetrii h ai tranzistorului bipolar

    10v

    4. SeRs.

    Figura 6.3

    realizeaz circuitul din figura 6.4, nemodificnd pozitia potenliometruluiSe verific faptul c U6s = 4,6 V.

    l).

    Parametrii h ai tranzistorului bipolar

    6.4. Continutul referatului

    1. Schemele montajelor folosite in laborator gi datele experimentale.2. Se calculeaz R,n gi Rqa cu parametrii hibrizi determinall experimental gi se

    verific indeplinirea condifiilor de msur:Ro ,, R,n 9i R'5

  • Repetor pe emitor

    7. REPETOR PE EMITOR

    7.1. Obiectivele lucrrii

    - determinarea principalilor parametri ai conexiunii colector-comun;- analiza func{ionrii in c.c. gi in semnal mic a unui repetor pe emitor;- vizualizarea semnalelor cu ajutorul osciloscopului;- determinarea amplificrii in tensiune a repetorului pe emitor.

    7.2. Considerali i teoretice

    in amplificatoarele cu mai multe etaje apare frecvent cerinta de aadapta o impedan! de iegire mare la o impedant de intrare mic. Laaceast cerin! rspunde etajul de amplificare cu tranzistor in conexiunecolector-comun, denumit repetor pe emitor. Acest etaj are impedant deintrare mare gi impedan! de iegire mic.

    Schema uzual e repetorului pe emitor este ilustrat in figura 7.1.

    Repetor pe emitor

    .

    Aceste relalii se pot folosi, fie pentru determinarea rezistentelor Rs ii R6,,dac se cunoagte punctul slatic de funclionare gi E6, fie pentru determrnrreaPSF, da^c se cunosc Re, Re, r $i Ec.

    In figura 7.2 se prezint schema echivalent de semnal mic a reoeloruluipe emitor, folosind pentru tranzistor circuitul echivalent simplificat cu paramelrihibrizi.

    Figura 7.2Pe baza acestei scheme se pot calcula expresiile amplificrii in lensiune,

    rezistenlei de intrare gi rezistentei de iegire"

    ffi. +l) R

    Uin

    1,.

    ^-

    R=m

    h,,+(F, +t).REL '

    R" . [tr,, + (p. + t). R.,_ ]R, +h,, +(F, +t).Ru,

    r,_(L.rU)B- +1il4j\"

    " F. +1

    unde R", = Rn'RLR.. + R,

    Baza tranzistorului este polarizat prin rezistenta serie Rs de lasursa de alimentare. Semnalul de intrare se aplic pe baz, iar cel de iegirese culege pe rezistenta R6 din emitor. Polarizarea bazei poate fi realizat sicu ajuto_rul unui divizor rezistiv, de la sursa E6.

    In regim stafionar se pot scrie relatiile.

    Ec= Re'ln+ Uee + (r+ 1).RE.lBEc= UcE+ (Fr+ 1) RE.IBlc= r ls

    se observ c amplificarea in tensiune este rezistiv (semnalul de iegireeste in faz cu semnalul de intrare) gi foarte apropiat de unltate (semnalul deiegire este practic egal cu semnalul de intrare). De aici gi denumirea de etairepetor pe emitor.

    Penlru R,,, se oblin valori putin peste 100 kO, iar pentru Roul valori sub100 0.

    R

    I

    I

    ''lliln,, d hzr'ioI** LJ

    R.I Rr Ilu"*{

    v^c^ llu------------l r

    Figura 7.1

    38

  • h'(,llr,l(lr pr, cilttlrrr

    Dcoarece amplificarea in tensiune este ugor subunitar, s-ar prea cetalul repelor pe emitor nu poate introduce distorsiuni. in realitate eldisiorsioneaz semnalul de Intrare dac acesta variaz in limite largi. Printrecauze mentionm:

    c deoarece rela!ia l6(ls) este liniar numai in domenii mici de variatie a lui16, rezult c la varia{ii mari ale acestuia Be nu mai este constant gisemnalul de iegire apare distorsionat;

    D dac uln variaz in limite prea largi, este posibil ca s determineblocarea gi (sau) saturarea tranzistorului, adic limitarea (decidistorsionarea) semnalului de iegire;

    ! dac rezisten{a de sarcin este de valoare mic, este posibil ca, laniveluri mari ale semnalului de intrare (deci gi de iegire), curentul cerutde sarcin s fie mai mare dect curentul le din PSF. deci semnalul deregrre se distorsioneaz.

    7.3. Modul de lucru

    L Se realizeaz circuitul din figura 7.3. Se regleaz Rs, astfel inct U*r = 5V. Se msoar Rs gi Rs.

    ='l 0 V

    Figura 7.3

    Se regleaz R,, la zero gi se aplic de la generator un semnal de 1 kHz ginivelul 0,5 V,.r. Se msoar uo,, gi se calculeaz A,. Se calculeaz Au Sipe cale teoretic $i se compaf cu rezultatul experimental.Se creq;te nivelul sernnalului de intrare pn cnd semnalul de iegireapare dislorsional. Se noteaz amplitudinea acestui semnal gi seconrrrar crr U , rlrrt PSF.

    4.

    5.

    Repetor pe emitor

    Cu un = 0,5 Vu1 se regleaz Rc pn cnd urn = unl2. in aceast situa]ieRin = Rs.Se scoate Ro din montaj gi i se msoar valoarea. Se calculeazpe cale teoretic R,n gi se compar cu rezultatul oblinut experimental.Cu un = 0,5 V"1 9i Rn = 0 se conecteaz ca sarcin o rezisten! de 100 OSe constat c tensiunea de iegire este limitat. Se verific prin calcul cde fapt valoarea maxim a curentului cerut de sarcin este mai maredect lc din PSF.Pentru msurarea rezistenfei de iegire se pasivizeaz generatorul desemnal (us = 0), deci se indeprteaz generatorul de semnal gi in locursu se introduce in montaj o rezisten! de valoare aprcpiat de cea arezisten{ei de iegire a generatorului, in cazul nostru 620 O. in acest caz inbaz, tranzistorul ar avea Cs in serie cu Rn. Deoarece ins, in aceastsituafie, condensatorul C6 are numai 100 nF, impedan{a lui la 1 kHz flindde aproximativ 1,6 kO (mai mare ca Rn) se inlocuiegte acesta cu uncondensator cu tantal de 10 nF (se utilizeaz un condensator cu tantaldeoarece are curentul de fug foarte mic (pierderi mici), mult mai micdect la condensatoarele electrolitice gi astfel nu influenfeaz ls al TB, dinPSF, care este de ordinul pA). Se aplic metoda de msur a rezistenleide iegire utiliznd un generator de semnal un in locul sarcinii. Se msoarin gol 500 mV la bornele generatorului de semnal, se conecteaz in loculsarcinii Rs gi se msoar noua valoare u, a tensiunii la bornele sale. Secalculeaz rezistenla de iegire cu relatia:

    R- .u,R.ur= "

    "u,

    -uiunde Rn = 600 fl,

    f,,

    Se comoar acest rezultat cu valoarea dedus teoretic.

    7.4. Conf inutul referatului

    1. Schema montajului de lucru din laborator 9i datele experimentale conformtabelului 7.1.

    Relatiile de calcul utilizate pentru determinarea pe cale teoretic a R,n 9irespectiv Rex1, pfcurTr gi valorlle numerice pentru elementele ce intervin inrelafiile respective.Se determin amplificrile in curent 9i putere a etajului repetor pe emitor.Se vor reproduce semnalele vizualizate la prunctele 2, 3 9i 4 ale modului delucru.

    3

    Tabel 7.1

    40 41

  • f ir'rr!lrlt lrr liltilol

    7.5. Evaluarea cunogtin{elor1 Sr;hcrna principial a repetorului pe emitor.2 Explica!i tipul conexiunii tranzistorului, in cazul circuilului repetor

    pe ernito r.3. Utilizarea etajului repetor pe emitor.4. Avantajele conexiunii cu colectorul comun.5. Realiza{i o schem ?n conexiune colecror comun, cu tranzistorulbipolar polarizat prin divizor de tensiune. se determin punctul

    static de functionare al tranzistorului (fr valori numerice).6. utiliznd circuitul echivalent simplificat cu parametrii hibrizi pentfuschema de la punctul precedent, se calculeaz R,n, Rog1, A, gi A (frvalori numerice).

    Amplifi catoare cu tranzistoare bipolare

    8. AMPLIFICATOARE CU TRANZISTOARE BIPOLARE8.1. Obiectivele lucrrii

    - determinarea amplificrii, rezisten{ei de intrare gi rezistentei de iegire, lafrecven{e medii, pentru diferite etaje echipate cu un tranzistor bipolar;

    - eviden!ierea influenlei condensatoarelor de cuplare gi decuplare asupracaracteristicii de frecven! in domeniul frecventelor joase;

    - vizualizarea semnalelor pe osciloscop.

    8.2. Consideratii teoretice

    in figura 8.1 esle prezentat schema unui amplificator cu un tranzistornpn in conexiune emitor comun. Punctul static de func{ionare al tranzistoruluieste determinat de valorile rezistenlelor R:, Ra, R6, R7 gi sursa E6, precum gi deparametrii tranzistorului, Fr $i Uee . Condensatorul Cs permite aplicareasemnalului de la generator fr a modifica polarizarea bazei tranzistorului, iarcondensatorul Cg scurtcircuiteaz rezistenta Rz ?ncepnd de la o anumitfrecvent.

    Figura 8.1

    Utiliznd pentru tranzistor modelul Giacoletto. se obfine pentru circuituldin figura 8.1, circuitul echivalent ilustral in figura 8.2.

    Caracteristica amplificare-irecvent va 1l determinat de cele patrucondensatoare din circuil Ct,", Ct ., Cs Ei C6. in funclie de aceste valori, rspunsulamplificatorului in frecvent poate fi ?mp(it in trei domenii:- domeniul frecvenlelor medii, in care amplificarea este practic constant;

    (Br = Bz)

    42 43

  • Arr rlrlrlrc;lloar c crr tranzistoare bipolare

    - dorneniul trecvenlelor joase, caracterizat printr-o reducere a amplificriidatoril prezenlei condensatoarelor Cg gi Cg;

    - domeniul frecventelor inalte, in care amplificarea scade datoritcondensaloarelor Csu gi C5,..

    Rr Cs [oo' Cr,"

    Figura 8.2

    Circuitul echivalent al etajului din figura 8.1, valabil in domeniulfrecventelor medii este prezentat ?n figura 8.3.

    un0e:I [],,8',' | ,r. $l l'', - .-''y'K'r 8-

    iar uorl gi urn sunt valori efective., Parametrul y are valori cuprinse intre 1 9i

    lucreaz la nivel mic, respectiv mare de injeclie.' Dac [66 (( ;'o'u rezult:

    Auv = 9. 'Ru

    Rezistenla de intrare este dat de relatia:i,",

    foovB

    1'"".

    (r* +ro.).R" (8.4)rbb, +rb" +RB

    in domeniul frecvenlelor joase, comportarea este determinat decondensatoarele Cs gi Cg, circuitul echivalent fiind prezentat in figura 8.4.

    Efectul condensatorului de cuplaj Cs se poate pune in eviden!considernd pentru Cg o valoare care asigur o decuplare perfect pn lafrecvente foarte joase. Frecvenla corespunztoare unei atenuri de 3 dB, numitfrecvent limit inferioar, este dat de relalia :

    R. =Ie=lin

    Amp|tficatoare cu tranzistoare bipolare

    (8.2)

    2, dup cum tranzistorul

    (8"3)

    (8 s)

    Amplificarea de tensiune in modul (A,r.r = -Aurvr deoarece uo,1 sianlitaz) este dat de relalia.

    ,t Ll ,.., gn, .f,,,. R" _ 0, .R"'r.'lrl U,,, lj),,, + rbb, fn

    "

    * frrt

    2n.C, .R'

    Rr

    Figura 8.4

    Efectul condensatorului de decuplareconsidernd pentru Cs o valoare suficient de

    , unde R'=Re+R,+s" (r*+ro.)R" +roo, +rn,"

    *r'""

    urn sunt in

    (8.1)

    C1 poate fi pusmare, astfel inct

    in eviden!s poat fi

    45

    1rRa

    Vb,e

    Ke = K:ll

    Re Vb,e

    Figura 8.3

    tl*"1 [vlR,llR.

    44

  • Amplificatoare cu tranzistoare bipolare

    consideral scurtcircuit la frecvenla cea mai joas de lucru. obtinem urmtoareaexpresie pentru frecventa limit inferioar:

    n,llh,, *.,. *(n, *n,)lln,1F.+1

    =Rr llk" +.0. +(p. +r)n,]

    cnd cele dou efecte se suprapun, frecvenla limit de jos va fi mai maredect fie.care din frecvenfele flr $i fu, dar nu va depgi suma lor.in cazul in care'iezisienta in emitor nu este decuplat se obline un etajcu sarcin distribuit. lmpedanta de intrare se mregte, iar amplificrea scade.Din schema echivalent ilustrat in figura 9.5, se oblin relatiile:

    Amplifi catoare cu tranzistoare bipolare

    8.3. Modul de lucru

    1 . Se identific montajul experimental din figura 8.7 gi se fixeaz Er; = 10 V.2. Se msoar potenlialele continue ale colectorului U6, emitorului Urprecum gi la capetele rezistenlei Rs (Uer $i Uaz).3. Se calculeaz urmtoarele valori:

    t =

    E.-U",

    -

    Uu, -Ur,

    "R,

    ll--=ll^-ll--t

    vb vtu^--U^-u-:

    ^I"Pr -

    -lBSe verific astfel c tranzistorul lucreaz in regiunea activ normal.

    8.3.1. Etaj cu un transistor in conexiune emitor comun1. Se realizeaz schema din figura 8.'1 (se fac conexiunile 81- 82, B- C, iar

    Cs = Cr gi CE = C5). Se fixeaz frecventa generatorului de semnal f = 20kHz gi se regleaz amplitudinea sursei de semnal pentru a obfine unv =10 mV"r. Se msoar u,, gi u,,,,1 gi se determin:

    a. amplificarea la frecvenle medii Arr= uesl/ uln (8.13)b. rezistenla de intrare R,,,= Lln/ ilp= R1 .u,n/ (uo- u,n) (8.14)

    Rezultatele se trcc in tabelrrl 8.1.

    f,, =---f-, unde R,,='' 2x.C. .R"

    R

    Artv

    K1

    -.R.rbb, +rb,e +(po +1).R,

    fno

    (8.6)

    _

    *Ln

    R.-R"-

    uou, -

    um

    (8.7)

    (8.8)

    Rs

    ugtV

    &?'",.(8.10)

    (8.11)

    (8.12)Figura 8.5

    Dac se consider iegirea in emitorul tranzistorului obtinem:

    [Bo +l) R,-1=l

    rbb, +rbe +(p, +l).R,Pentru a elimina influenta rezistenlelor de polarizare

    de intrare se poate utiliza schem bootstrap din figura 8 6.

    46

    ^r - u.

    -,.uM

    - qi(8.e)

    impedan{ei

    Figura 8.6

    trIII

    I

    uin

    -tl"'"1u"

    vlRg = R3llR4

    ,"j r

    9m vo'"

    IL

    asupra

    47

  • Arnplilrc;aloare cu tranzistoare bipolare

    2. Msurtorile qi determinrile de la punctul precedent se reiau pentru toateseturile de valori Cs 9i CE indicate in tabelul 8.1.3. Pentru Ca = Cr, CE = Cq gi mentinnd u,n = 10 mVgl sa modific frecventageneratorului de semnal la valorile indicate in tabelul 9.2.

    Tabel 8.2

    Arrrlrlificaloare cu tranzistoare bipolare

    Se msoar in fiecare caz u(,1,r, delerrninndu-se Auv cu expresia de lapunctul 1. Rezultatele se trec in labelttl 2.

    8.3.2. Etaje cu sarcin distribuit1. Se realizeaz configuratia de etaj cu sarcin distribuit (cel din figura 8.1,

    dar fr condensatorul C6 9i cu Ce = Cr). Se fixeaz f = 20 kHz, usM = 100mV"f gi se msoar ua, ue 9i u6s1. S determin Arr',4 9i Rtn cu relatiile de lapunctul 1 al subcapitolului precedent, iarA'un,1 cu relalia:

    ar -

    u.^uN4 -

    -uin

    Se completeaz tabelul 8.3.

    Tabel 8.3

    (8. 1 5)

    8.3.4. Etaj bootstrap1. Se realizeaz configuralia de etaj bootstrap din figura 8.6 (se fac

    conexiunile E - B, 9i Cr - H, iarCr= Cr). Se fixeazI = 20kHz, u,;v= 100mVsl gi se msoar us 9i ue. Se determin AgM c la punctul 1 alsubcapitolului 8.3.3 9i R,n cu relalia:

    llR," =(R, _ R_) -r

    u, -

    u,n

    Rezultatele se trec in tabelul 8.3.

    8.4. Confinutul referatului

    1.2.

    (8.16)

    I iixt-tztf , ,'1v1IA"I u,,,r[VlI 4,,I u,,,1[V]ln

    rF]^1 eB-v1ln-ni ul.-v4

    J vll-v,'jI "t *"'t

    "11-"I \-t -',,,,

    10't-

    Schemele montajelor de lucru 9i dalele experimentale conform tabelelor.Se compar in tabelul 8.1 valorile determinate experimental pentruamplificarea la frecvenfe medii A,v 5i rezisten{a de intrare R,n a etajului cutranzistorin conexiunea cu emitorcomun, cu cele calculate cu relaliile (8.3) 9i(8.4), considerind roo : 0.

    3. Pe baza datelor din tabelul 8.2 se reprezint pe acelagi grafic variatiaamplificrii Auy in functie de frecven!, pentru seturile de valori ale lui cs 9icg. se determin pe grafice frecvenlele limit inferioar (punnd condi{iaatenurii de 3 dB, adic Aupl= A, 16) 9i se compar cu valorile corelate curelatiile (8.5) Si (8.6) Se vor comenta rezultatele oblinute.

    D

    Figura 8.7

    usNr = 100ITlVer

    ExDerimental Calculatun

    mVue

    mVUoutmV Auut A'uu

    p| \tnko AuH.r ^ uivl

    R,nko

    Etaj cusarcin

    distribuitEtaj

    bootstrap

    Tabel8.1Experimental Calculat

    u"Ivl uout[V] Auvt R,"Ik0l Auu R,"IkQln-^.^-^vP-u1,vtr-v/vB- v2

    i-6,^-iUB-U? I UF-U4

    4B 49

  • Amplificatoare cu tranzistoare bioolare

    4. se compar in tabelul 8.3 valorile ob{inute experimental in cazul etajului cusarcina distribult pentru R'n, Aur,r gi A'urvr cu cere carcurate cu relatiir 1g.7;,(8.8) Si (8.9), lund rrn, I 0.5. Se compar valoarea ob.tinut experimental pentru A,ur,a in cazur etajuruibootstrap cu valorile date de relatia (g.9).

    8.5. Evaluarea cunostinfelor1. schemele principiare pentru etaj de amprificare cu tranzistor in conexiune-

    emitor comun, pentru etaj cu sarcin distribuit gi etaj bootstrap.2. Care sunt diferenlele intre etajele mentionate mai sus?3 Factorii care infruenfeaz rspunsur amprificatoarerormentionate.

    9. TRANZISTOARE CU9.1. Obiectivele lucrrii

    Tranzistoare cu efect de cmo

    EFECT DE CAMP

    - prezentarea principiului de funclionare a TEG;- trasarea caracteristicilor statice ale TEC

    9.2. Consideratii teoretice

    9.2.1. GeneralitfiFunclionarea TEC se bazeaz pe principiul efectului de cmp, adic

    controlul conducliei unui canal semiconductor, de ctre un cmp electrictransversal aplicat din exerior. curentul electrlc care strbate canalul estedeterminat de circulafia unui singur tip de purttori (cei majoritari), motiv pentrucare TEC se mai numesctranzistoare unioolare.

    in funclie de modul in care este ralizat canalul, TEC-urile se impart in:- TEC cu joncliune ffEC-J);- rEc

    " n'"":'''ffi':lHli'

    9.2.2. Tranzistorul cu efect de cmp cu jonctiuneTEC-J-ul are o structura tehnologic prezentat in figura g.1, canalul fiind

    delimitat de regiunile de tranzilie care sunt mult mai extinse in regiunea n datoritdoprii sale mai slabe. De regul, substratul este legat electric intern la gril.

    Fioura 9.1 Figura 9.2Dac Uos = 0 (grila legat la surs), la aplicarea unei tensiuni Uos I 0,

    prin canal circul un curent lp proportional cu Uss. sectiunea transversal acanalului se micaoreaz mai mult in dreptul drenei, unde diferenla de potentialeste mai mare (figura 9"2). cnd cele 2 regiuni de tranzltie se intreptrund,cregterea curentului ll inceteaz, valoarea sa rmnnd constant. Dac Uos

    SubstratFigura 9.2

    5051

  • I I i tr r.t tsk [l| r' c:rr 0fcc1 de crnp

    strprrrperc, Polaritatea tensiunii up5 nu este determinant pentru functionarealranzislorului cu efect de cmp. Din considerente tehnologice, pentru tranzistoarele cucanal p se prefena UL,s < 0, iar pentru tranzistoarele cl canal [, Ups > 0.

    Dac pe gril se aplic o tensiune negativ fa! de sursa, seQiunea translrersal acanalului se micaorea pe toat lungimea sa, variatia curentului lD cu tensrunea areaceeagi form, numai c limitarea sa se produce la o tensiune uos mai mic, iar vatoareacurentului lD este $i ea mai mic dect in cazul U6s = 0. Trasnd grafic variatia lD =f(Ues) pentru mai multe tensiuni U65 se obfine o familie de caracteristici statice de iegirea TECJ,^|lustratat in figur:a 9"3.

    Intruct rezistenla de intnare in tranzistor este foarte mare (de fapt, o diod inverspolarizat), curentul de gril 16 este foarte mic in comparalie cu curentul de dren lp, iarcanacteristicile de intnare nu se pot determina.

    Valoarea tensiunii u65 pentru care cele dou regiuni de tranzitie se intreprundpe toat lungimea, conducnd la disparitia canalului se numegte tensiune de prag up.Pentrutensiuni u65cu lUo, IrlUrl curentul lDestezero,oricarearfi valoareatensiuniiUL,s.

    Valoarea limit a curentului de drena cnd U65 = 0 se numeste curent de drenade saturatie 1p55.

    '-- Ucs= UPFigura 9.3

    in regiunea saturat, caracteristicile de iegire, resped cu foarteaproximalie, o lege patnatica de forma:

    bun

    (e.1)

    Tranzistoare cu efect de cmp

    9.2.3. Tranzistorul cu efect de cmp cu gril izolatTEC-MOS are slruclura lehnologic prezentat in figura 9.4. De regul,

    substratul este legat electric intern la surs. ln absen.ta unei tensiuni aplicate pegril, sursa gi drena sunt separate de dou joncliuni p-n- in opozitie, fapt ce nupermite circula-tia unui curenl intre cele dou terminale.

    metal

    Figura 9.4

    Dac pe gril se aplic o tensiune pozitiv fa! de surs, insemiconductor, in imediata vecintate a stratului izolator de oxid, se acumuleazo cantitate corespunzloare de sarcin negativ, adic cregte concentralia deelectroni, care sunt purttori minoritari. Dac U6s este suficient de mare,concentrafia de electroni depgeqte pe cea de goluri, realizndu-se o inversare atipului de semiconductor la suprafala sa. Se formeaz un canal de tip n carepermite circulalia unui curent intre surs gi dren.

    Valoarea minim a tensiunii de gril pentru care exist canalul senumegte tensiune de prag Up. De remarcat c TEC-MOS funclioneaz pentru]uo,lt lu,l.

    Caracteristicile statice de iegire au aceeagi form ca la TEC-J. Legeaptratic (1) se pune sub forma (2) deoarece lp55 nu mai are semnifica{ie fizicpentru TEC-MOS:

    I^=k (U^-*U-)r (e.2)unde k [maA/'] este un paramelru constructiv al tranzistorului.

    TEC-MOS-urile prezentate se numesc TEC-MOS cu canal indus,deoarece canalul apare ca urmare a acliunii unei tensiuni exterioare. Ele se mainumesc ai TEC-MOS ce funclioneaz prin imbog(ire, deoarece tensiuneaaplicat pe gril conduce la cregterea concentraliei de purttori fa! de situaliatt

    -nUGS _ U.Exist gi TEC-MOS cu canal ini{ial la care canalul este creat in timpul

    procesului de fabricalie. Ele se mai numesc Si TEC-MOS cu func{ionare prin

    / \2/ It \| .- r I r "cs Il , r rrr'l rI TT I\ "P ./

    oxid

    semiconductor p

    ' t |

    -

    4 \/, vGS--t v

    r I l^^= -) \lr -9

    52

    De mrnarrirl ritr, irrloldeauna tensiunile Ucs gi Ucs sunr opuse ca semn

  • I t;tt t" i-Jr r;ll r r ,t t 1[t't I t ll r;illl t(t

    tlt'ttltltrtt'1trt1r,1111111;1 ill)lilli) Ft gril conduce la scaderea concentratiei purttorilor de!;tf (ililil (llll (;ilH1.

    In t;rtrlul 9. 1 sr prezint simbolurile pentru toate tipurile de TEC, polaritatealx)n()lor l)cnlru funcliorrare non.nal qi sensul real al curentului de dren.

    Observa!ie practicDeoarece dispozitivele semiconductoare de tip Mos se pot distruge destul de

    u$or, din cauza decarcarilor electroslatice, la manevnarea acestora sunt necesare ctevamsuri de precautie, dug cum unreaz:

    54

    Tranzisloare cu efect de cmo

    - cnd se lucreaz cu MOSTEC-uri, uneltele trebuie s fie legate laimpmntare (pistol de lipit, palent etc.);

    - dispozitivele MOS trebuie pstrate (pn la conectarea in circuit) cuterminalele infipte in material antistatic expandat;

    - este intezis aplicarea unui semnal de intrare, cnd circuitul nu estealimentat in c.c..

    9.3. Modul de lucru

    1. Se determin lps5 gi Up pentru un TEC-J cu canal tip n, BFW1 1 .2. Se realizeaz montajul din figura 9.5 gi se traseaz caracteristicile statice

    lp = f(U5s), completndu-se tabelul 9.2.

    Figura 9.5Se determin Up pentru un tranzistor TEC-MOS cu canal n indus lil)KF521.Se realizeaz montajul din figura 9.6 gi se traseaz caracteristicile stalic:r:de iegire lp = f(Ue5), completndu-se tabelul 9.3.

    Tabel 9.1

    --)OuJF

    Canal n Canal p

    o

    Cgc$

    a

    OIIJF

    =".=

    co

    ao

    IUF

    Figura 9.6

    55

  • Tabel 9.2

    Tlanzisloare cu efecl de cmo

    9.4. Continutul referatului1. Montajele de lucru gi tabelele cu date experimentale.2. Caracteristicile gr:afice lp = f(Uos) conform tabelelor de date.3. Calculali din grafic transconductanta

    dI^em

    0U cspentru Ups = 10 V, cu relaliile teoretice deduse din expresiile (91) qi (9.2) 9icompara{i rezultatele. Depinde g, de Ues in regiunea satural? Dar de U65?4. Calculali grafic panta canacteristicilor in regiunea nesatumt.

    rlTDr durr'

    pentru dou valori ale lui U6s. Depinde g, de U65?

    9.5. Evaluarea cunogtintelor1 Explicati functionarea unui TECJ.2. Polarizarea unui TECJ.3. Cte jonctiuni are un TECJ?4. Explicti funclionarea unui TEC-MOS.5, cauza dislrui;erii accidentale a unui rEC-MOS, care nu este montat in circuit si

    masuri dc precautie,6 Crrrcnlii rlc rln:rr;r ai TECJ Si TEC-MOS.

    56

    Aplicaliiale TEC

    10. APLICATII ALE TEC

    10.1. Obiectivele lucrrii

    - prezentarea unor circuite de baz cu TEC- msurarea performantelor circuitelor realizate cu TEC.

    10.2. Considerafii teoretice

    10.2.1. GeneralitliTranzistoarele cu efect de cmp au o serie de aplicalii interesante care

    valorific proprietfile lor specifice gi avantajele pe care le prezint fat detranzistorul bipolar. Astfel, tranzistoarele cu efect de cmp se utilizeaz inschemele unde este necesar o impedanf foarte mare de intrare gi distorsiunimici.

    Un avantaj important fa! de tranzistorul bipolar este dependenfa redusde temDeratur a caracteristicilor statice.

    in practic, se poate folosi tranzistorul cu efect de cmp, combinat cutranzistorul bipolar, valoriflcndu-se avantajele celor dou dispozitivesemiconductoa re.

    10.2.2. Etaj de amplificareTEC-urile pot fi folosite ca amplificatoare. Etajele de arnplificare cu TEC

    au avantajul unei rezistenle de intrare foarte mari 9i prin alegereacorespunztoare a PSF, a unei bune comportri cu temperatura. Amplificarearealizat este relativ mic, deoarece transconductanla g, la TEC este cu un ordinde mrime mai mic dect cea a tranzistorului bipolar.

    in figura 10.1 se prezint un etaj de amplificare in conexiune surscomun, cu TEC-J tip BFW1 1. Rezistenfele R5 gi R6 asigur polarizareaautomat a grilei fa! de surs prin cderea de tensiune Rs lo produs de lp peRs 9i legarea grilei prin R6 la potenfialul masei. In acest fel Ucs = -Rs In.Condensatoarele se aleg astfel inct ele s fie scurtcircuitate la frecventa delucru. Se observ c rezistenta de intrare in montaj este practic egal cu R6,deoarece Rtru rFc = .

    10.2.3. Rezisten! controlat in tensiuneIn regiunea nesaturat adic pentru tensiuni Ue5 mici, inclinarea

    caracteristicilor (care reprezint conductanla TEC intre dren gi surs) estedependent de tensiunea U65 (figura 10.2). Deci TEC poate fi folosit ca orezistent a crei valoare poate fi controlat de o tensiune continu, deci poate ficontrolat electric. Cu aceast func-tie, TEC-urile se folosesc de regul incircuitele de stabilizare a amplitudinii ?n oscilatoare.

    Tabel9.3

    57

  • + Voo='l 0 V

    Figura 10.1

    Aplicatii ale TEC

    + Voo

    D

    rtgura tu.z Fiqura 10.310.2.4. Surs de curent constant

    TEC-J in circuitul din figura 10.3 are grila polarizat automat de curentullD ce produce o cdere de tensiune pe Rs. Deci, U6s = - R5.lp.

    Dar lp, funclie de U65, poate fi dedus prin legea ptiatic a caracterlsticiiin regiunea saturat:

    Apticatiiate TEC

    Eliminnd U65 inlre cele dou relatii:

    f, r ffil, urll up ,) / u" ( tJ, )lrr

    -

    -

    | |

    --

    r t_ _ | .---- -

    i , I" R" | | 2Rs .tDss / I R, .IDss (4Rs .tDs. )l, L. / | r -u:Relafia oblinut este complicat ca form, dar pune in evidenf un fapt

    interesant: curentul ls pentru un TEC, nu depinde dect de rezistenta Rs gi esteindependent de tensiunea de alimentare. Deci, circuitul este un generator decurenl constant a crui valoare se fixeaz prin alegerea rezistenlei R5.

    De remarcat c o surs de curent constant realizat cu TEC-J are douborne, fa.t de 3 borne cte are un circuit cu aceeagi functie realizat cu tranzistorbipolar.

    10.3. Modul de lucru

    J,",

    1. Se realizeaz etajul de amplificare din figura 10.1 .2. Se msoar Up5 gi Ups = - Ucs. Se calculeaz lp = Ups/Rgcu valoarea lui le calculat teoretic.

    Se compar

    3. Se aplic la intrare un semnal sinusoidal u,n = 100 mVur $i frecventa de 1kHz. Se msoar uout gi se calculeaz Au.

    4.5.

    o.

    7,8.

    Se scoate tranzistorul din montaj gi se msoar les5 gi Up.Se realizeaz atenuatorul controlat in tensiune din figura 10.4 gi semsoar atenuarea = uoui/rJ,n pntru U65= 0, -1, -2, -3 V.Se realizeaz montajul din figura 10.5.Se citesc valorile lui ls pentru Voo = 10 V Si 20 V.Se inlocuiegte rezlstenta de 1 ko cu alta e 2,7 ka gi se repet punctul 7.Ce reprezint valoarea lui lp pentru Rs= 0?

    -V5

    Uos=0VUcs=-1 V

    Figura 10.2

    C 100nF

    Figura 10.558

    l6 = lp5s (1-U65/U1,)? Figtrra 10.4

    qq

  • Aphcirlii alc TEC

    1 0.4. Conlinutul referatului

    1. Schemele utilizate in lucrare gi datele experimentale.2. Pentru circuitul din figura 10.'1 se deseneaz schema echivalent de

    semnal mic Ai se deduce teoretic expresia ampiificrii. Se calculeazvaloarea acesteia in cazul concret din figua 10.1 gi se compar rezultatulcu cel exoerimental.

    3. Pentru montajul din figura 10.5 se calculeaz din rela{iile teoreticevaloarea lui le gi se compar cu datele experimentale.

    1 0.5. Evaluarea cunogtinfelor1. Tensiunea V65 trebuie s fie pozitiv sau negativ, pentru ca un TEC-J

    cu canal p s funclioneze?2. Ce esle 111s';1i?3. Urr TEC-J cu canal n, are curentul de dren de 12 mA gi rezistorul din

    srrrs Rs de 120 Q. Se calculeaz V6s.4. Circuitul echivalent de semnal mic al unui TEC-J.5. Cum funclioneaz un TEC-J ca surs de cufent constant?6. Care sunt parametrii determinan{i pentru amplificarea in tensiune a unui

    etaj de amplificare in conexiune surs comun?

    Dispozitive optoelectronice

    1 1. DISPOZITIVE OPTOELECTRONICE1 1.1. Obiectivele lucrrii

    - prezentarea dispozitiveloroptoelectronice;- studiul circuitelor simple cu dispozitive optoelectronice.

    1 1.2. Considerafii teoretice

    in categoria dispozitivelor optoelectronice intr dispozitivele caretransform energia electric in radialie optic sau invers. Dispozitivelesemiconductoare optoelectronice pot fi imprtite in trei categorii:

    - fotodetectoare -

    care detecteaz semnalele oplice prin procese electrice;din aceast categorie fac parte: fotorezistorul, fotodioda, fototranzistorul Eifototiristorul.

    - electroluminiscente -

    care transform energia electric in radialie optic;din aceast categorie fac parte dioda fotoemisiv (LED-ul) gi dioda laser.

    - celule fotovoltaice sau celule solare -

    care transform energia radialiiloroptice in energie electric.

    La baza funclionrii dispozitivelor optoelectronice gi a celulelor solare stprocesul de generare a purttorilor mobili sub acliunea radiatiilor. Acest efect estenumit efect fotoelectric intern. Dac un electron din banda de valen! a unuimaterial semiconductor este ciocnit de un foton cu o energie mai mare decatltimea AW a benzii interzise, atunci electronul trece in banda de conductie,rezultnd astfel doi purttori mobili de sarcin suplimentari: un electron in bandade conduclie gi un gol in banda de valen!. Probabilitatea trecerii electronului dinbanda de valen! in banda de conduclie este maxim atunci cand h = AW.

    La baza funcfionrii dispozitivelor electroluminiscente st procesul derecombinare radiativ a purttorilor in exces dintr-un semiconductor. Concentraliade purttori in exces se poate realiza prin injeclie cu ajutorul unei joncliuni p-n, Latrecerea unui electron din banda de conduclie in banda de valent se pune inevident o anumit cantitate de energie care poate fi cedat re{elei cristaline subform de energie termic sau poate fi emis sub form de energie luminoas.Raportul dintre numrul recombinrilor radiative gi neradiative depinde de naturasemiconductorului, La Ge 9i Si acest raport e foarte mic, fiind mai mare lacompugi din familia Ga As. Energia fotonilor emigi este practic egal cu llimeaAW a benzii intezise.

    Fotorezistorul -

    const dintr-o pelicul semiconductoare policristalindepus pe un supod izolator. in absenfa fluxului lumincs, rezisten.ta peliculeifotoconductoare este foarte mare (1 MO) gi este denumit rezistenl de intuneric.in prezenta unui flux luminos se genereaz perechi electron-gol prin efectfotoelectric intern, iar rezisten[a scade pn la circa 100 Q. Simbolul este ilustratin figura 11.2a.

    Fotodioda este un dispozitiv semiconductor ce con{ine o joncliune p-ncare func{ioneaz in polarizare invers (simbolul este prezentat in figura 11.2b).Curentr-rl invers este controlat cu ajutorul perechilor electron-gol generati in

    OU 61

  • Dispozitive optoe I ectron ice

    interiorul ei gi in vecintatea regiunii de tranzilie. in absen{a fluxului ruminos,joncfiunea polarizat invers este parcurs de curentul de sturalie denumit gicurent de intuneric. Electronii gi golurile produse de fluxul luminos in regiunea detranzi.tie sunt trecu{i de cmpul existent ?n cele dou regiuni neutre.

    Purttorii minoritari produgi in regiunile neutre difuzeaz ctre regruneade tranzilie gi cei care ajung ra marginire ei sunt treculi de cmp ?n cearartregiune neutr, contribuind astfel la cre$terea curentului prin ionctiune. prinurmare, o cregtere a intensittii luminii, exprimat in mwcm2, prodrce'o cregrerepropo(ional a curentului invers (figura 11.1).

    Figura 11.1

    Fototranzistorur are joncliunea corectorurui fotosensibir, expus Ialumin printr-o lentil incastrat in capsula tranzistorului. Jonctiunea emitoruluiare rolul de a amplifica fotocurentul prin intermediul efectului 'Oe tranzistor. inabsenta luminii, prin tranzistor circul, doar curentul rezidual lcEo= (Fr + 1) .lceo,generat te-rmic, de valoare foarte mic (de ordinul nA) si este numii curent oe?ntuneric. in funclionare, cnd.rumina

    "ae pe joncliunea corectorurui, ia nagtere

    un cure.nt de baz 11, propo(ional cu intensitatea luminii. ca urmare apare uncurent de colector proportional cu 11.

    conslructiv, fototranzistorul are dou variante: cu dou sau cu treiterminale. in configuratia cu trei terminale, fototranzistorul poate fi utilizat ca oricetranzistor bipolar, indiferent dac se exploateaz sau nu proprietatea lui defotosensibilitate. simbolul fototranzistorului este ilustrat in Rgur t i.zc.

    variant special a fototranzistorulul este fotoda-rlington-ul, ce constdlntr-un montaj de tip Darlington, realizat cu un fototranzistr gi un tranzistorobignuit. Datorit cgtigului mare in curent, acest dispozitiv prezini un curent decolector mult mai intens gi o fotosensibiritate mai pronuntat dectfototranzistoarele obignuite.

    Fototranzistoarele au o gam larg de aplicatii, printre care circuitere curelee utilrzate pentru deschiderea automat a ugilor, nrmrarea unor obiecte 9idiverse lipuri de slsteme de alarm.

    0:,)

    Dispozitive optoelectronice

    \--f_f-

    \^

    Figura 11.2

    Fototiristorul funclioneaz, in principiu, ca orice tiristor, cu excepfiafaptului c poate fi amorsat gi printr-un flux luminos. La cele mai multefototiristoare, poarta este accesibil gi printr-un terminal extern, pentru cadispozitivul s poat fi amorsat gi prin impulsuri electrice, similar tiristoarelorconven!ionale.

    Dioda electroluminiscent (LED-ul) este o diod semiconducroare ceemite radiatii luminoase cnd este polarizat direct (figura 11.4a). Electronii unuidispozitiv polarizat directlraverseaz jonctiunea pn, plecnd din iegiunea n gi serecombin cu golurile din regiunea p. Electronii liberi se afl ln banda deconductie, la un nivel energetic superior celui al golurilor din banda de valen{. inprocesul de recombinare, electronii ce se recombin cu golurile elibereazenergie sub form de cldur gi lumin. un strat de material slmiconduqor cu osuprafa! liber de dimensiuni relativ mari permite eliberarea fotonilor sub formde lumin in spectrul vizibil. ln procesul de dopare se adaug diverse impuritlipentru a impune lungimea de und a luminii emise. Lungime de und determinculoarea luminii gi apartenen{a la spectrul vizibil sau invizibil (infrarogu). LED-urilese realizeaz din arseniur de galiu GaAs (infrarogu), fosfoarseniuia ce gatiucgfsP (rogu sau galben) sau fosfur de galiu Gap (rogu sau verde). exisia giLED-uri cu lumin albastr, dar cele cu lumin rogie sunt iele mai rspndite.

    Tensiunea direct aplicat LED-urilor trebuie s fie mai mre dect incazul diodelor cu siliciu gi are valori cuprinse inlre 1,2...3,2 V, in funcfie de tipuldispozitivului, dar tensiunea invers de strpungere este mult mai mic la LED-uri(tipic 3...10 V).

    LED-urile se utilizeaz la lmpile indicatoare gi la cifrele de afigaj penrru ogam larg de instrumente, de la aparatele electiocasnice pn la cete oelaborator. un tip foarte rspndit de dispozitiv de afigare cu LED,uri este celula deafigare cu gapte segmente. Acesta este un ansamblu de 7 diode fotoemisive, alecror catozi sau anozi sunt comuni. prin combinalii ale segmentelor se formeazcele zece cifre, de la 0la 9 (figura 11.3), eventuat punctut de separa{ie al prtiizecimale.r=-f Irt t ltlrJ | || r: -J III_r l_lItlt!n

    Figrrra 11.3

    o5

  • Dispoeilive optoelectronice

    Diodele care emit in infrarogu intr in componenta aparatelor carefolosesc cuplaje optice, adeseori alturi de fibre optice. Aplicatiile lor sunt diverse:prelucrri