Upload
nikola-vitanovic
View
254
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
1/45
Elektronski fakultet u Niu
ELEKTRONSKE KOMPONENTE
(Semestar II, 2010. god)
Zadaci sa raunskih vebi, drugi deo
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
2/45
ZADATAK 1: Odrediti koncentraciju donorskih primesa kojom mora biti dopiran
silicijum da bi na 300 K imao koncentraciju elektrona dvadeset puta veu od
koncentracije upljina. Koncentracija sopstvenih nosilaca u silicijumu na sobnoj
temperaturi (300 K) jeni= 1.131010
cm3
.......................................
Reenje:
Za poluprovodnike vai zakon o dejstvu masa:2
inpn
Dato je da je koncentracija elektrona dvadeset putavea od koncentracije upljina:
pn 20 Zamenom u prethodni izraz dobija se:
220i
npp 2220i
np
Odavde se zamenom brojnih vrednosti dobija:39310
10
105.21025.020
1013.1
20
cmcmn
p i
Znamo da je:
pn 20 Odavde dobijamo:
310105 cmn
Kako su na sobnoj temperaturi sve primese jonizovane onda vai:
nND Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
310105
cmnND
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
3/45
ZADATAK 2: Broj atoma u silicijumu je Nat= 51022
atoma/cm3. Ako se silicijumu
dodaju donorske primese u odnosu 1 atom primesa na 108 atoma silicijuma, nai
promenu specifine elektrine otpornosti u odnosu na sopstveni (besprimesni)
poluprovodnik na sobnoj temperaturi.Koncentracija sopstvenih nosilaca u silicijumu na sobnoj temperaturi (300 K) je
ni= 1.1310
10cm
3, a pokretljivosti elektrona i upljina su
n= 1450 cm
2/Vs i
p= 500 cm2/Vs.
......................................
Reenje:
Kada je poznata pokretljivost upljina i elektrona, kao i njihova koncentracija u poluprovodniku,specifina provodnost se izraunava prema izrazu:
)( pn pnq
Specifina otpornost je onda:
)(
11
pnpnq
U istom (sopstvenom) poluprovodniku koncentracija slobodnih elektrona je jednaka
koncentraciji upljina:
n =p = ni
Sada jednaina za specifinu otpornost postaje:
cmqn pni
i 51083.2
)(
1
Koncentracija donorskih primesa izraunava se na sledei nain:
314314
8105/105
10
cmcmatN
N atd
S obzirom da su sve primese jonizovane na sobnoj temperaturi, onda je:n Nd= 510
14cm3
Koncentracija upljina se onda rauna na sledei nain:
352
1038.3 cmn
np i
Specifina otpornost poluprovodnika se izraunava na sledei nain:
)(
1
pn pnq
.......(1)
Za poluprovodnik n-tipa vai:
pn .......(2)
Iz (1) i (2) sledi:
cmqn n
n 62.81
Odnos specifine otpornosti pre i posle dopiranja je:
32830n
i
Dodavanjem primesa specifina elektrina otpornost silicijuma se smanjila 3.3104puta.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
4/45
ZADATAK 3: Otpornost nekog poluprovodnika n-tipa po jedinici duine iznosi
R=2 /cm. Koncentracija elektrona u poluprovodniku iznosi n = 1.251017
cm3
.
Ako struja kroz uzorak krunog poprenog preseka prenika d = 1 mm iznosiI= 157 mA nai pokretljivost elektrona, specifinu provodnost i driftovsku brzinuelektrona.
......................................Reenje:
Zavisnost brzine e(driftovska brzina) od elektrinog polja moe se izraziti na sledei nain:
Knn Otpornost poluprovodnika je:
S
lR
Otpornost po jedinici duine je:
l
R
S
R
'
S obzirom da se radi o poluprovodniku n-tipa (nqn ) otpornost po jedinici duine moe se
izraziti na sledei nain:
SqnSR
n
11'
Odavde se za pokretljivost elektrona dobija:
SqnRn '
1
S obzirom da je poluprovodnik krunog poprenog preseka njegova povrina je:232 1085.7)2/( cmdS
Vs
cmn
2
7.3184
Specifina provodnost je sada:
nqn 1)(69.63 cm
Gustina struje kroz uzorak iznosi:
220
cm
A
S
IJ
KJ
JK
cm
VK 314.0
Na osnovu ovoga za driftovsku brzinu se dobija:
Knn
s
cmn 1000
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
5/45
ZADATAK 4: Specifina elektrina otpornost silicijuma p-tipa na sobnoj
temperaturi je 0.5 cm. Pod uticajem svetlosti u poluprovodniku se generie 21016
dodatnih parova elektron-upljina po cm3. Odrediti procentualnu promenu
specifine elektrine otpornosti uzrokovanudejstvom izvora svetlosti. Poznato je da
je na sobnoj temperaturi (300 K): n= 1450 cm2/Vs, p= 500 cm
2/Vs, i
ni = 1.1310
10
cm
3
. ......................................Reenje:
Poluprovodnik p-tipa
)(
1
pnpnq
.......(1)
n p .......(2)
Iz (1) i (2)sledi da je specifina otpornost poluprovodnika p-tipa:
pqp
1
Iz prethodnog izraza moemo izraunati koncentraciju upljina:
316105.21 cm
qp
p
Koncentracija elektrona se onda rauna na sledei nain:
32
6.5107 cm
p
nn i
Pod dejstvom svetlosti generiu se parovi elektron-upljina316102 cmpn
Koncentracije elektrona i upljina sada iznose:
ppp 1 nnn 1
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:316
1 105.4 cmp
316
1 102 cmn
Na osnovu izraza (1) za specifinu elektrinu otpornost se dobija:
)(
1
11
1
pnpnq
cm 12.01
1 cm 38.0
%76
Procentualna promena specifine elektrine otpornosti uzrokovana dejstvom izvora svetlosti
iznosi 76%.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
6/45
ZADATAK PN1: a) Odrediti temperaturu (u Celzijusovim stepenima) silicijumske
diode ako pri naponu na njoj VD = 0.6 V struja kroz diodu iznosi ID = 1 mA.
Inverzna struja zasienja diode na toj temperaturi jeIS = 1011
A.
b) Odrediti inverznu struju zasienja IS pri istim vrednostima napona i struje
(VD = 0.6 V, ID = 1 mA) ako temperatura diode opadne za 50oC u odnosu na
temperaturu izraunatu pod (a). Poznato je k=8.62105
eV/K.
......................................
Reenje:
a)Iz izraza za struju diode moemo da izostavimo drugi lan u zagradi (exp(VD/UT) >> 1) jer je
napon na diodi 0.6 V.
1T
D
U
V
SD eII
Kako jeq
kTUT izraz za struju diode sada postaje:
kT
qV
SD
D
eII Odavde moemo da izraunamo temperaturu silicijumske diode:
kT
qV
S
DD
eI
I
kT
qV
I
I D
S
D ln
K
I
Ik
qVT
S
D
D 866.377
10
10ln1062.8
6.01
ln11
35
T= 104.866oC
b) Kada temperatura diode opadne za 50oC dobijamo:
T1= T-50
o
C = 104.866-50= 54.866
o
C T1= 327.866 KVD= 0.6 V
ID= 1 mA
IS1= ?
1
1
kT
qV
SD
D
eII Zamenom brojnih vrednosti dobija se vrednost inverzne struje zasienjaIS1:
866.3271062.8
6.01
3
1
51 10
eeII kTqV
DS
D
IS1= 61013A
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
7/45
ZADATAK PN2: Na slici je prikazano
osnovno ispravljako kolo. Ako je
Vin= 1 V a inverzna struja zasienja
silicijumske diodeIS= 1014
A, odrediti
Voutako je:
a)
R=R1= 0.5 k
b)R=R2= 200
......................................
Reenje:
Struja diode pri direktnoj polarizaciji moe se izraziti na sledei nain:
1exp
T
DsD
U
VII ...............(1)
Za kolo na slici vai:
DDoutDin IRVVVV
Odavde se dobija:
DinD IRVV ...............(2)
Zbog eksponencijalne zavisnosti u (1) reenje sistema (1) i (2) se nalazi grafikim putem kao
presek zavisnosti DD VfI i radne prave DinD IRVV .
Korienjem izraza (1) moemo da izraunamo struju ID za razliite vrednosti napona VD.
Rezultati su prikazani u tabeli, a kriva DD VfI je prikazana na grafiku.
VD(V) ID(mA) VD(V) ID(mA)0 0 0.6 0.10524
0.05 5.84198E-11 0.625 0.27528
0.1 4.58127E-10 0.64 0.49015
0.15 3.19291E-9 0.65 0.72005
0.2 2.19043E-8 0.66 1.05779
0.25 1.49927E-7 0.665 1.28208
0.3 1.02585E-6 0.675 1.88344
0.35 7.01894E-6 0.68 2.28282
0.4 4.80235E-5 0.685 2.76687
0.45 3.28576E-4 0.69 3.353570.5 0.00225 0.695 4.06467
0.55 0.01538 0.7 4.92656
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
8/45
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
1
2
3
4
5
T2
T4
0.65V
R1
R2
ID(m
A)
VD(V)
ID=f(V
D)
0.673V
T1=T
3
Na grafiku su prikazane i dve radne prave.
a)R1= 0.5 kIzraz (2) sada postaje:
DinD IRVV 1 ZaID= 0 dobija se VVV inD 1 ; dobijamo taku T1= (1 V, 0 A)
Za VD= 0 dobija se mAR
VI inD 2
105.0
13
1
; dobijamo taku T2= (0 V, 2 mA)
Povezivanjem T1i T2dobijamo radnu pravu.
Iz preseka radneprave i karakteristike diode (to je prikazano na grafiku) odreujemo napon na
diodi VVD
65.0 Odavde se dobija VVVV Dinout 35.0
b)R2= 200 Izraz (2) sada postaje:
DinD IRVV 2 ZaID= 0 dobija se VVV inD 1 ; dobijamo taku T3=T1= (1 V, 0 A)
Za VD= 0 dobija se mAR
VI inD 5
200
1
2
; dobijamo taku T4= (0 V, 5 mA)
Povezivanjem T3i T4dobijamo radnu pravu.
Iz preseka radne prave i karakteristike diode (to je prikazano na grafiku) odreujemo napon na
diodi VVD 673.0 Odavde se dobija VVVV Dinout 327.0
Na osnovu dobijenih vrednosti zakljuujemo da vrednost otpornosti u ispravljakom kolu ne
utie znaajno na vrednost Voutusled eksponencijalne zavisnosti DD VfI .
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
9/45
ZADATAK PN3: Kroz kolo na slici protie struja
I = 10 mA. Ako je otpornost otpornika R= 230 i
napon napajanja E = 3 V, izraunati inverznu struju
zasienja silicijumske diode Is na sobnoj temperaturi.
Poznato je UT= 0.026 V.
......................................Reenje:
Odredimo koliko iznosi pad napona na diodi:
DVIRE
VIREVD
7.03.2310102303 3
Iz izraza za struju diode moemo da izostavimo drugi lan u zagradi. Dioda je direktno
polarisana, pa je exp(VD/UT) >> 1.
1T
D
U
V
S eII
Izraz za struju diode sada postaje:
T
D
U
V
S eII
Moemo izraziti inverznu struju zasienja diode:
T
D
UV
S eII
Zamenom brojnih vrednosti dobijamo:
AeIS14026.0
7.0
31021010
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
10/45
ZADATAK PN4: Dato je kolo na slici, pri emu su
upotrebljene identine silicijumske diode(imaju jednako
Is). Izmerena struja kroz diodu D1 iznosi I1= 10 mA, a
izmereni napon na diodi D2 je V2= 0.68 V. Izraunati
vrednost otpornosti otpornika R1. Dato je: R2= 1 k ,
E = 3 V i UT= 0.026 V.
......................................Reenje:
Napon na diodi D2je V2, a struju kroz ovu diodu oznaiemo saI2. Za tu granu kola vai:
222 VIRE
Iz prethodne jednaine moemo da izraunamo strujuI2:
mAR
VEI 32.21000
68.032
22
Iz izraza za struju diode moemo da izostavimo drugi lan u zagradi jer su diode direktno
polarisane (exp(VD/UT) >> 1).
1T
D
U
V
S eII
Izraz za struju diode D2sada postaje:
TU
V
S eII
2
2
Moemo izraziti inverznu struju zasienja diode:
AeeII TU
V
S14026.0
68.0
32 10016.11032.2
2
Struja kroz diodu D1jeI1, a napon na ovoj diodi oznaiemo sa V1. Za tu granu kola vai:
111 VIRE
Iz prethodne jednaine moemo da izraunamo vrednost otpornikaR1:
1
11
I
VER
.................(1)
Nepoznat nam je pad napona na diodiD1:
Iz izraza za struju diodeD1: TU
V
S eII
1
1 moemo da odredimo V1:
VI
IUV
ST 718.0
10016.1
1010ln026.0ln
14
31
1
Sada iz (1) dobijamo:
2281010
718.033
1
11
I
VER
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
11/45
ZADATAK PN5: Dve razliite silicijumske diode
vezane su paralelno kao na slici. Izmerena ukupna
struja iznosi I = 100 mA. Ako su inverzne struje
zasienja prve i druge diode IS1 = 1 pA i IS2 = 4 pA,
respektivno, izraunati:
a)
Napon na diodama.
b) Struje koje protiu kroz svaku diodu na
sobnoj temperaturi.
Poznato je UT= 0.026 V.
......................................Reenje:
a) Inverzne struje zasienja ovih dioda iznose:
pAIS 11 pAIS 42
Trebaizraunati napona na diodama(V=?), i struje koje protie kroz njih (I1=?,I2=?).
Ukupna struja iznosi
21 III
Kako su diode direktno polarisane moemo da zanemarimo drugi lan u zagradi izraza za struju
diode (jer je exp(VD/UT) >> 1), pa se ukupna struja moe izraziti na sledei nain:
)/exp()/exp( 21 TSTS UVIUVII
)/exp()( 21 TSS UVIII
)/exp()41(100 TUVpApAmA
10
12
3
102105
10100
TU
V
e
Odavde se dobija napon na diodama
VUV T 61669.0)102ln(10
b) Struje koje protiu kroz diode na sobnoj temperaturi iznose:
mAUVII TS 20102101)/exp(1012
11
mAUVIITS
80102104)/exp( 101222
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
12/45
ZADATAK PN6: Kroz kolo na slici protie struja
I = 10 mA. Ako su silicijumske diode identinih
karakteristika, otpornost otpornika R= 470 i
napon napajanja E = 6 V, izraunati inverznu
struju zasienja dioda Is na sobnoj temperaturi.
Poznato je UT= 0.026 V.......................................
Reenje:
Diode su identinih karakteristika, vezane su redno, pa vai:
DDD VVV 21
Odredimo koliko iznosi pad napona na diodama:
DVIRE 2
Sreivanjem i zamenom brojnih vrednosti dobijamo:
VIREVD 3.17.461010470623
VVD
65.0
Iz izraza za struju diode moemo da izostavimo drugi lan u zagradi. Diode su direktno
polarisane, pa je exp(VD/UT) >> 1.
1T
D
U
V
S eII
Izraz za struju diode sada postaje:
T
D
U
V
S eII
Moemo izraziti inverznu struju zasienja diode:
T
D
U
V
S eII
Zamenom brojnih vrednosti dobijamo:
AeIS13026.0
65.0
3 1039.11010
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
13/45
ZADATAK PN7: Za date ulazne napone (Vin) prikazane na slikama 1 i 2 nacrtati
oblike napona (Vout) na izlazima ispravljaa.
Slika 1
Slika 2
......................................
Reenje:
Maksimalna vrednost izlaznog napona (Vmaxout) na slici 1 iznosi:VVVVVVinout
30.47.057.0maxmax
Maksimalna vrednost je smanjena za 14%. Oblik izlaznog signala prikazan je na slici 3.
Maksimalna vrednost izlaznog napona (Vmaxout) na slici 2 iznosi:
VVVVVVinout
30.997.01007.0maxmax
Maksimalna vrednost je smanjena za 0.7%. Oblik izlaznog signala prikazan je na slici 4.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
14/45
ZADATAK BJT1: NPN bipolarni tranzistor u kolu sa
slike ima strujno pojaanje = 550, dok je RC= 1 k iV
+= 5 V. Odrediti minimalnu struju bazeIBpri kojoj e
se tranzistor nai u zasienju. Pretpostaviti da je
VBE= 0.7 V.
......................................Reenje:
Tranzistor e biti u zasienju ukoliko su ispunjeni sledei uslovi:
Oba spoja direktno polarisana: 0BEV , 0BCV .....................( I )
BCII .....................( II )
Iz (I) se dobija
0BCV
0 ECBE VV
ECBE VV
CEBE VV
CCBE RIVV
Iz ovog uslova se dobija: VVRI
BECC
C
BEC
R
VVI
mAIC 3.41000
7.05
S druge strane iz uslova ( II ) je:
BCII
CB
II
AmA
IB
82.7550
3.4
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
15/45
ZADATAK BJT2: Na slici su
prikazane izlazne
karakteristike bipolarnogtranzistora u kolu pojaavaa
sa zajednikim emitorom za
sluajeve razliitih baznihstruja. Odrediti radnu taku i
reim rada tranzistora za date
razliite struje baze ako je
vrednost otpornika koji se
vezuje u kolo kolektora:
a) k21CR ;
b) k52CR .
Poznato je VVCC 3 .......................................
Reenje:
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
RC1
T4
T2
IB=17.5A
IB=12.5A
IB=7.5A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=2.5A
T1=T
3
RC2
a)RC1=2 k VCE=VCCRC1ICZaIC= 0 dobija se VVV CCCE 3 dobijamo taku T1= (3 V, 0 A)
Za VCE= 0 dobija se mAR
VI
C
CCC 5.1
102
33
1
dobijamo taku T2= (0 V, 1.5 mA)
Povezivanjem T1i T2dobijamo radnu pravu.
b)RC2=5 k VCE=VCCRC2ICZaIC= 0 dobija se VVV CCCE 3 dobijamo taku T3=T1= (3 V, 0 A)
Za VCE= 0 dobija se mAR
VI
C
CCC 6.0
105
33
2
dobijamo taku T4= (0 V, 0.6 mA)
Povezivanjem T3i T4dobijamo radnu pravu.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00.0
0.5
1.0
1.5
2.0
IB=17.5A
IB=12.5A
IB=7.5A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=2.5A
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
16/45
a) ZaIB=2.5 A,IB=7.5 A,IB=12.5 A tranzistor je u aktivnom reimuZaIB=17.5 A tranzistor je u zasienju
b) ZaIB=2.5 A tranzistor je u aktivnom reimuZaIB=7.5 A,IB=12.5 A,IB=17.5 A tranzistor je u zasienju
Radna taka:
IB=2.5 A IB=7.5 A IB=12.5 A IB=17.5 Aa) VCE=2.48V IC=0.26mA VCE=1.47V IC=0.76mA VCE=0.46V IC=1.26mA VCE=0.04V IC=1.47mA
b) VCE=1.73V IC=0.26mA VCE=0.04V IC=0.59mA VCE=0.01V IC=0.59mA VCE=0.01V IC=0.59mA
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
17/45
ZADATAK BJT3: Na slici su prikazane izlazne karakteristike bipolarnog
tranzistora u kolu pojaavaasa zajednikim emitorom za
sluajeve razliitih baznih
struja. Prikazana je i radna
taka M za sluaj kada je
struja bazeIB=10 A.a) Odrediti vrednost otpornosti
otpornika koji je vezan u kolo
kolektoraRC1.
b) Ako se otpornik RC1 zameni
otpornikom RC2 koji ima 4 puta
veu otpornost odrediti u kom
reimu radi tranzistor ako je
struja bazeIB=10 A?
Poznato je VVCC 6 .
......................................Reenje:
a) Treba odrediti vrednost otpornosti
otpornikaRC1.
U radnoj tatki M vai:
VCEM=VCCRC1ICM.................................(1)
Odavde se dobija:
kI
VVR
CM
CEMCCC 5.1102
3631
b) Ako seRC1zameni otpornikomRC2=4RC1=6 k
VCE=VCCRC2IC.................................(2)
ZaIC= 0 dobija se VVV CCCE 6 dobijamo taku T1= (6 V, 0 A)
Za VCE= 0 dobija se mAR
VI
C
CCC 1
106
63
2
dobijamo taku T2= (0 V, 1 mA)
Povezivanjem T1i T2dobijamo radnu pravu za sluajRC2=6 k.Sa slike moemo videti gde je radna taka M1(za sluaj kada je struja baze 10 A).Tranzistor je u zasienju.
0 1 2 3 4 5 60
1
2
3
4 IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=5A
M (VCE
=3V, IC=2mA)
0 1 2 3 4 5 60
1
2
3
4
M1
T1
RC2
=4RC1
T2
IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=5A
M (VCE
=3V, IC=2mA)
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
18/45
ZADATAK BJT4: Na slici su
prikazane izlazne
karakteristike bipolarnogtranzistora u kolu pojaavaa
sa zajednikim emitorom za
sluajeve razliitih baznih
struja. Prikazane su i radnetake M1 i M2 za sluaj kada
su struje baze 30 A i 20 A,
respektivno.
Odrediti vrednost otpornosti
otpornika koji se vezuje u
kolo kolektora RC i vrednost
napona napajanja VCC.......................................
Reenje:
Treba nacrtati radnu pravu.
RC=?
VCC=?
VCE=VCCRCIC.................................(1)Kroz take M1i M2provuemo radnu pravu.
Gde se radna prava presee sa VCEosom dobijamo taku T1Gde se ta prava presee sa ICosom dobijamo taku T2
U taki T1= (5 V, 0 A) vai da jeIC=0.
Iz izraza (1) se onda dobija:
VVV CCCE 5 Treba uzeti VCC=5 V.
U taki T2= (0 V, 10 mA) vai da je VCE=0.
Iz izraza (1) se onda dobija:
kIVV
R C
CECC
C 5.01010
05
3
Treba uzetiRC=0.5 k.
0 1 2 3 4 50
2
4
6
8
10
M2
IB=50A
IB=40A
IB
=30A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=20A
M1
0 1 2 3 4 50
2
4
6
8
10
T1
M2
IB=50A
IB=40A
IB=30A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=20A
M1
T2
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
19/45
ZADATAK BJT5: Na slici su prikazane izlazne karakteristike bipolarnog
tranzistora u kolu pojaavaa sa zajednikim emitorom za sluajeve razliitih
baznih struja. Prikazana je iradna taka M1 za sluaj
kada je struja baze 10 A, a
kada je u kolu kolektora
prikljuen naponski izvorVCC1.
Kada se umesto naponskog
izvora VCC1 stavi naponski
izvor VCC2 pri struji baze
10 A dobija se radna taka
M2. Odrediti vrednostnapona naponskih izvora
VCC1i VCC2.
Poznato je:RC=1.5 k . ......................................Reenje:
RC=1.5 kVCC1=?
Ako je naponski izvor VCC1onda vai:
VCEM1=VCC1RCICM1.................................(1)
Odavde se dobija:
VCC1= VCEM1+RCICM1=3+1.51032103=6 V
VCC2=?Ako je naponski izvor VCC2onda vai:
VCEM2=VCC2RCICM2.................................(2)
Odavde se dobija:
VCC2= VCEM2+RCICM2=1+1.51032103=4 V
Ako se u kolu kolektora ne menja vrednost otpornikaRCradna prava ne menja nagib.
0 1 2 3 4 5 60
1
2
3
4
M2(V
CE=1V, I
C=2mA)
IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=5A
M1(V
CE=3V, I
C=2mA)
0 1 2 3 4 5 6
0
1
2
3
4
RC
T2
M2(V
CE=1V, I
C=2mA)
IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(m
A)
VCE
(V)
IB=5A
M1(V
CE=3V, I
C=2mA)
T1
RC
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
20/45
ZADATAK BJT6: Na slici su prikazane izlazne karakteristike bipolarnog
tranzistora u kolu pojaavaa sa zajednikim emitorom za sluajeve razliitih
baznih struja.Odrediti vrednost otpornosti
otpornika RC koji treba da
se vee u kolo kolektora,
tako da pri struji baze od
10 A radna taka
tranzistora bude u aktivnoj
oblasti.
Na raspolaganju suotpornici sledeih vrednosti
otpornosti: 6.8 k , 3.3 k i
1.5 k .Poznato je VVCC 6 .
......................................Reenje:
Treba nacrtati radne prave za sve tri vrednosti otpornikaRC.
VCE=VCCRCxIC.................................(1)
ZaIC= 0 dobija se VVV CCCE 6
dobijamo taku T1= (6 V, 0 A)
Za VCE= 0 dobija se
Cx
CCC
R
VI
- Ako jeRC=6.8 kdobijamoIC=0.882 mA. Oznaiemo ovu taku saT2= (0 V, 0.882 mA)- Ako jeRC=3.3 kdobijamoIC=1.818 mA. Oznaiemo ovu taku saT3= (0 V, 1.818 mA)- Ako jeRC=1.5 kdobijamoIC=4 mA. Oznaiemo ovu taku saT4= (0 V, 4 mA)
Sada moemo da nacrtamo radne prave za sve tri vrednosti otpornikaRC. Moe se videti da se za
otpornike otpornosti 6.8 ki 3.3 ktranzistor pri struji baze od 10 A nalazi u zasienju. Ako
je otpornost otpornika 1.5 ktranzistor se pri struji baze od 10 A nalazi u normalnoj aktivnojoblasti.
Treba uzetiRC=1.5 k.
0 1 2 3 4 5 60
1
2
3
4 IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=5A
0 1 2 3 4 5 60
1
2
3
4T
4
1.5 k
3.3 k
T3
T2
IB=20A
IB=15A
IB=10A
IC(mA)
VCE
(V)
IB=5A
T1
6.8 k
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
21/45
ZADATAK BJT7: Pri baznoj struji IB= 1 A, napon
izmeu emitora i kolektora NPN tranzistora sa
uzemljenim emitorom (kao na slici), koji ima
koeficijent strujnog pojaanja = 200, iznosi
VCE1= 5 V. Kada kroz tranzistor protie kolektorska
struja IC= 1 mA, napon izmeu emitora i kolektora
tada iznosi VCE2= 1 V. Izraunati koliko iznose
vrednosti napona napajanja VCC i otpornost otpornika
RC. Poznato je da VCEStranzistora iznosi 0.2V.......................................
Reenje:
IB= 1 A VCE1= 5 VIC= 1 mA VCE2= 1 V
VCE = VCC - ICRC ...................(1)
Tranzistor je u normalnoj radnoj oblasti, pa vai:
IC=IB VCE1, VCE2=VCES
Zamenom u (1) dobija se:
VCE1 = VCC - IB1RC
VCE2 = VCC IC2RC=VCC - IB2RC
Zamenom brojnih vrednosti dobijamo:
5=VCC2001106
RC ...................(2)
1=VCC 1103RC ...................(3)
Oduzimanjem (2) (3) dobijamo:
800106RC= 4
Odavde se dobija:
RC= 5 k
Iz (2) se onda dobija:
VCC= 6 V
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
22/45
ZADATAK BJT8: Koeficijent strujnog pojaanja NPN
tranzistora sa uzemljenim emitorom iznosi =200. U
radnoj taki M struja baze iznosiIBM=5 A. Ako se struja
baze povea na vrednost IB1=8 A, napon izmeu
kolektora i emitora tranzistora tada iznosi VCE1=2 V.
Izraunati:a) OtpornostRCu kolu sa slike.
b) Napon izmeu kolektora i emitora u radnoj taki VCEM.
Napon napajanja u kolu sa slike je VVCC 10 . Poznato je
da VCEStranzistora iznosi 0.2V.......................................
Reenje:
Za kolo sa slike vai:
VCE=VCCRCIC .....................(1)
Pri strujamaIBMiIB1tranzistor je u normalnom aktivnom reimu, pa vai:
IC=IB
Zamenom u (1) dobija se:
VCEM = VCC - IBMRC .....................(2)
VCE1 = VCC - IB1RC .....................(3)
Iz (3) se dobija:
k
I
VVR
B
CECCC 5
108200
2106
1
1
Iz (2) se dobija:
VCEM = VCC - IBMRC=1020051065103=5 V
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100
1
2
T1
VCEM
(M)
IB1
=8A
IC(mA)
VCE
(V)
IBM
=5A
T2
(1)
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
23/45
ZADATAK BJT9: Za kolo sa slike odrediti da li je tranzistor u zasienju. Poznato
je: VBB=3 V, VCC=10 V,RB=10 k,RC=1 k, VBE=0,7 V, VCE(sat)=0,2 V, = 50.
......................................
Reenje:
Na osnovu kola baze moe se napisati:
BB B B BEV = R I +V
odakle se za struju baze dobija:
0.23 mABB BEB
B
V VI = =
R
tako da je:
11.5 mAB
I =
S druge strane, kada je tranzistor u zasienju, na osnovu kola kolektora je:
9.8 mACC CE sat
C sat
C
V VI = =R
Poto je:
BC sat I
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
24/45
ZADATAK BJT10: Tranzistor u kolu pojaavaa sa zajednikim emitorom sa slike
ima sledee tehnike specifikacije: maksimalna snaga disipacije PD(max) = 800 mW,maksimalni napon izmeu kolektora i emitoraVCE(max) = 15 V i maksimalna strujakolektoraIC(max) = 100 mA. Odrediti maksimalnu vrednost napajanja VCCza koju e
tranzistor raditi u okviru specificiranih vrednosti.
Poznato je: VBB= 5 V,RB = 22 k,RC = 1 , VBE = 0.7 V, = 100.
......................................
Reenje:
Maksimalne vrednosti snage disipacije, napona izmeu kolektora i emitora i struje
kolektora se definiu za aktivni reim rada tranzistora.
Da bi tranzistor radio u okviru specificiranih vrednosti njegova radna taka treba da se
nalazi unutar oblasti ograniene pravama VCE(max),IC(max)i krivom PD(max).
Kolo baze zadovoljava relaciju:
VBB=VBE+RBIB,
iz koje se za struju baze dobija:5 V 0,7 V
195 A22 k
BB BEB
B
V VI
R
U aktivnom reimu rada struja kolektora je odreena vrednou struje baze i iznosi:
C BI I
100 195 A=19.5 mAC
I
Ova vrednosti je manja od maksimalne struje kolektoraIC
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
25/45
Za kolo kolektora vai relacija:VCC=VCE+RCIC.
Vrednosti RC i IC su poznate tako da je maksimalna vrednost VCC odreena ilimaksimalnom vrednou napona VCE (VCE(max)) ili maksimalnom vrednou snage
disipacije PD(max).
Kada je ograniavajui faktor napon VCE(max)za maksimalnu vrednost napajanja se dobija:
VCC(maxV)=VCE(max)+RCIC,
VCC(maxV)=15 V + 1 k 19.5 mA= 34.5 V.
Kada je ograniavajui faktor snaga disipacije PD(max)napon izmeu kolektora i emitoraVCE(maxP)za poznatu vrednost strujeICje:
VCE(maxP)=PD(max)/IC= 41 V.
S obzirom da je vrednost VCE(maxP)veaod specificirane dozvoljene vrednosti VCE(max)nju
ne moemo uzeti za proraun maksimalne vrednosti VCC.
Zakljuuje se da maksimalni napon izmeu kolektora i emitora predstavlja
ograniavajui faktor, tako da je maksimalna dozvoljena vrednost napona napajanjaVCC(max)= 34.5 V.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
26/45
ZADATAK BJT11:Za kolo na slici u kome tranzistor radi kao prekida odrediti:
a) Napon VOUTkada je VIN = 0 V.
b) Najmanju vrednost struje baze za koju e tranzistor ui u zasienje, ako je
= 125 i VCE(sat) = 0.2 V.c) Maksimalnu vrednost RB za koju je obezbeen uslov zasienja ako je VIN = 5 V.
Poznato je: VCC = 10 V,RC = 1 k, VBE = 0.7 V.
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
Napon na izlazu kola je:
VOUT= VCE= VCC- RCIC.
a) Kada je VIN= 0 V bazni spoj je zakoen takoda jeIB = 0, a samim tim iIC 0. Odatle
sledi da je:
VOUT= VCC= 10 V.
b) Naponski uslov za tranzistor u zasienju je VCE= VCE(sat). Za kolektorsko kolo vairelacija:
VCC=VCE(sat)+RCIC,
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
27/45
odnosno u zasienju struja kolektora iznosi:
( )-
CC CE sat
C
C
V VI
R
10 V - 0.2 V= 9.8 mA
1 kCI
Strujni uslov zasienja jeIC< IBodnosnoIB>IC/.
Odavde se za najmanju vrednost struje baze koja obezbeuje zasienje tranzistora dobija:
(min)
9.8 mA= = 78.4 A.
125BI
c) Kolo baze zadovoljava relaciju:
VIN =VBE + RBIB.
Maksimalna dozvoljena vrednost RB za uslov zasienja se dobija pri minimalnojvrednosti struje baze:
(max)
(min)
-IN BE
B
B
V VR
I .
(max)
5V-0.7V54.85k78.4A
BR
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
28/45
ZADATAK BJT12: Odrediti radnu taku (VCE, IC) za tranzistorsko kolo napajano
preko naponskog razdelnika prikazano na slici. Poznato je: VCC= 10 V,RE = 560 ,
RC = 1 k,R1 = 10 k,R2 = 5.6 k, VBE = 0.7 V, = 100.
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
Napon na bazi tranzistora je:
VB= R2I2.
Istovremeno vai relacija:
VCC= R1(IB+I2)+ R2I2.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
29/45
Kola napajana preko naponskog razdelnika se realizuju tako da je struja baze mnogo manja od
struje koja protie kroz otpornikR2 (IBI2). Time se gornja relacija moe pojednostaviti:
VCC (R1+ R2)I2.
Za strujuI2se dobija:
2
1 2
,
CCVIR R
odnosno za napon na bazi tranzistora:
2
1 2
5.6k10V=3.59V
10 k 5.6 k
B CC
B
RV V
R R
V
Napon na emitoru tranzistora je VE= VB-VBE = 3.59 V-0.7 V = 2.89 V, a na osnovu njega strujaemitora:
2.89V = = 5.16 mA
560
E
E
E
VI
R
Struja kolektora je:
= -1
100 5.16 5.11
100 1
C E B E E
C
I I I I I
I mA mA
Naponska relacija za kolo kolektora je:
VCC= RCIC+ VCE+ VE,
to za napon izmeu kolektora i emitora daje:
VCE= VCC- RCIC- VE.
VCE = 10 V- 1 k5.11 mA- 2.89 V = 2 V.
Radnataka je odreena vrednostima VCE= 2 V,IC= 5.11 mA.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
30/45
ZADATAK BJT13: Odrediti radnu taku (VCE, IC) za tranzistorsko kolo prikazano
na slici. Poznato je: VCC= 12 V,RC= 560 ,RB = 330 k, VBE= 0.7 V, = 100.
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
Za kolo baze vai naponska relacija:
VCC= RBIB+ VBE,
na osnovu koje se struja baze odreuje kao:
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
31/45
-
12 V- 0.7 V= = 34.2 A
330 k
CC BE
B
B
B
V VI
R
I
Struja kolektora je IC=IB= 10034.2 A = 3.42 mA, dok se za napon izmeu kolektora iemitora dobija:
VCE= VCC- RCIC
VCE= 12 V - 560 3.42 mA = 10.1 V
Radnataka je odreena vrednostima VCE= 10.1 V,IC= 3.42 mA.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
32/45
ZADATAK BJT14: Odrediti radnu taku (VCE,IC) za tranzistorsko kolo prikazano
na slici. Poznato je: VCC= 12 V, RC = 560 , RB = 330 k, RE =1 k, VBE = 0.7 V,
= 100.
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
Za kolo baze vai naponska relacija:
VCC= RBIB+ VBE+ REIE.
Veza izmeu struje emitora i struje baze je:
IE= IC+ IB= IB+IB = (+1)IB.
ZamenomIEdobija se:
VCC= RBIB+ VBE+ RE(+1)IB,
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
33/45
odnosno struja baze se odreuje kao:-
( 1)
12 V - 0.7 V= = 26.2 A
330 k + 1 k (100+1)
CC BE
B
B E
B
V VI
R R
I
Struja kolektora je:
IC= IB= 100 26.2 A= 2.62 mA,
a struja emitora:
IE= (+1) IB= (100 +1)26.2 A = 2.65 mA.
Za kolo kolektora vai naponska relacija:
VCC= RCIC+ VCE+ REIE,
dok se za napon izmeu kolektora i emitora dobija:
VCE = VCC- RCIC- REIE
VCE= 12 V -560 2.62 mA - 1 k 2.65 mA = 7.88 V.
Radnataka je odreena vrednostima VCE= 7.88 V,IC= 2.62 mA.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
34/45
ZADATAK BJT15: Odrediti radnu taku (VCE, IC) za tranzistorsko kolo prikazano
na slici. Poznato je: VCC= 10 V,RC = 10 k,RB = 180 k, VBE = 0.7 V, = 100.
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
Za kolo baze vai naponska relacija:
VCC= RC(IC+IB) + RBIB+ VBE.
Struja kolektora je IC= IBtako da se dobija:
VCC= (+1) RCIB+ RBIB+ VBE.
Odavde se struja bazeodreuje kao:
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
35/45
-
( 1)
10 V - 0.7 V= = 7.82 A
180 k + (100+1) 10 k
CC BE
B
B C
B
V VI
R R
I
Za struju kolektora se dobija:
IC = IB= 100 7.82 A = 782 A,
a za napon izmeu kolektora i emitora:
VCE= VCC- RC(IC+IB)
VCE = 10 V -10 k (782 A+7.82 A) = 2.1 V.
Radnataka je odreena vrednostima VCE= 2.1 V,IC = 782 A.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
36/45
ZADATAK MOS1: NMOS tranzistor realizovan je tako da mu je napon praga
VT= 1 V, duina kanala 5 m, irina kanala 50 m, pokretljivost elektrona u kanalu
n= 800 cm2/Vs i debljina oksida gejta 40 nm. Izraunati:
a) Kolika e biti struja drejna pri VDS= 4 V i VGS= 4.8 V?
b) Za koliko e se promeniti struja drejna ako se pri istom naponu na drejnu
(4 V) napon na gejtu povea na vrednost 5.8V?
Poznato je: o= 8.851014
F/cm i rox= 3.9.
......................................Reenje:
a) VDS= 4 V VVVV TGSDSsat 8.318.4
VGS= 4.8 V DSsatDS VV tranzistor je u zasienjuStruja drejna u oblasti zasienja
DsatI moe se izraziti na sledei nain:
22
)( DSsatTGSsatD kVVVkI ,Gde je:
2
4
47
414
104515.310510402
10509.31085.8800
2 V
A
Lt
Wk
ox
oxn
mAkVI DSsatsatD 984.48.3104515.3242
b) VDS= 4 V VVVV TGSDSsat 8.418.5
VGS= 5.8 V DSsatDS VV tranzistor je u triodnoj oblasti
Struja drejna u triodnoj oblasti DI moe se izraziti na sledei nain:
mAVVVVkVVVVkI DSDSTGSDSDSTGSD
731.744)18.5(2104515.3
)(2)(2
24
22
Struja drejna se promenila za:
mAID 747.2984.4731.7
Grafiki prikaz:
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
37/45
ZADATAK MOS2: NMOS tranzistor realizovan je tako da mu je napon praga
VT= 1 V, duina kanala 5 m, irina kanala 50 m, pokretljivost elektrona u kanalu
n= 800 cm2/Vs i debljina oksida gejta 50 nm. Izraunati:
a) Kolika e biti struja drejna pri VDS= 5 V i VGS= 5 V?
b) Za koliko e se promeniti struja drejna ako se pri istom naponu na gejtu
(5 V) napon na drejnu smanji na vrednost 3 V?
Poznato je: o= 8.851014
F/cm i rox= 3.9.
......................................Reenje:
a) VDS= 5 V VVVV TGSDSsat 415
VGS= 5 V DSsatDS VV tranzistor je u zasienju
Struja drejna u oblasti zasienja DsatI moe se izrazitina sledei nain:
22)( DSsatTGSsatD kVVVkI ,
Gde je:2
4
47
414
107612.210510502
10509.31085.8800
2 V
A
Lt
Wk
ox
oxn
mAkVI DSsatsatD 41792.44107612.2242
b) VDS= 3 V VVVV TGSDSsat 415
VGS= 5 V DSsatDS VV tranzistor je u triodnoj oblasti
Struja drejna u triodnoj oblastiDI moe se izraziti na sledei nain:
mA
VVVVkVVVVLt
WI DSDSTGSDSDSTGSox
oxnD
1418.433)15(2107612.2
)(2)(22
24
22
Struja drejna se promenila za:
mAID 27612.01418.441792.4
Grafiki prikaz:
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
38/45
ZADATAK MOS3: Odrediti radnu taku (VDS, ID) za
tranzistorsko kolo prikazano na slici. Napon praga ovog
tranzistora je VT = 3 V. Merenjem je utvreno da je
napon VGS= 8.5 V.
Poznato je: VDD= 15 V,R1 = 10 M iRD = 4.7 k .
......................................Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
StrujaIG= 0, pa kroz otpornikR1neprotie struja. Onda VG= VD. Odavde se dobija da je:
VGS=VDS= 8.5 V
Za napon VVGS 5.8 vrednost saturacionog napona DSsatV iznosi:
VVVV TGSDSsat 5.535.8
Kako jeDSsatDS VV zakljuujemo da je tranzistor u zasienju.
Kako jeIG= 0, kroz otpornikRDprotie samo strujaID.
Za kolo drejna onda vai relacija:VDD= VDS+RDID
Odavde se dobija strujaID:
D
DSDDD
R
VVI
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
mAID 383.1
Radna taka je odreena vrednostima: VVDS 5.8 i mAID 383.1 .
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
39/45
ZADATAK MOS4: Za kolo prikazano na slici, napajano
preko naponskog razdelnika, uzeti su sledei otpornici:
R1 = 10 M i R2 = 4.7 M . Ako je napon praga ovog
tranzistora VT = 5 V, a k= 2104
A/V2 da li je ovakvim
izborom otpornika R1 i R2 obezbeen rad tranzistora u
zasienju?
Poznato je: VDD= 10 V iRD = 1 k .
......................................Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
StrujaIG= 0, pa kroz otpornikeR1iR2tee ista strujaI1:
211
RR
VI DD
Napon VGSse onda moe izraziti:
DDGS VRR
RIRV21
212
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
VVGS 197.3 Kako je VGS< VT zakljuujemo da je tranzistor zakoen.
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
40/45
ZADATAK MOS5: Odrediti radnu taku (VDS, ID) za
tranzistorsko kolo prikazano na slici. Napon praga ovog
tranzistora je VT = 2 V, dok pri naponu na gejtu VGS = 4 V
struja drejna u zasienju iznosiIDsat= 200 mA.
Poznato je: VDD= 24 V, R1 = 100 k , R2 = 15 k i
RD = 200 .
......................................Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
StrujaIG= 0, pa kroz otpornikeR1iR2tee ista strujaI1:
211
RR
VI DD
Napon VGSse onda moe izraziti:
DDGS VRR
R
IRV21
212
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
VVGS 13.3 Kako je VGS> VT zakljuujemo da tranzistor nije zakoen.
Pretpostavimo da je pri naponu VVGS 13.3 tranzistor u zasienju. Tada vai:22)( DSsatTGSsatD kVVVkI ......................................(1)
Potrebno je odrediti vrednost parametra k. Poznato je da pri naponu na gejtu VGS2 = 4 V struja
drejna u zasienju iznosiIDsat2= 200 mA.Odavde moemo da izraunamo vrednost parametra k.
2
2
2
3
22
2 105)24(
10200
)( V
A
VV
Ik
TGS
satD
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
41/45
Zamenom brojnih vrednosti u (1) dobijamo:
mAIsatD
845.63)213.3(105 22
Za kolo drejna vai relacija:
VDD= VDS+RDIDOdavde se za napon VDSdobija:
VDS=VDDRDID
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
VVDS 231.1110845.63200243
Za napon VVGS 13.3 vrednost saturacionog napona DSsatV iznosi:
VVVV TGSDSsat 13.1213.3
Kako je DSsatDS VV zakljuujemo da je tranzistor u zasienju. Polazna pretpostavka je u redu.Radna taka je odreena vrednostima: VVDS 231.11 i mAID 845.63 .
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
42/45
ZADATAK MOS6: Odrediti radnu taku (VDS, ID) za
tranzistorsko kolo prikazano na slici. Napon praga ovog
tranzistora je VT = 5 V, ak= 2104
A/V2.
Poznato je: VDD= 10 V, R1 = 4.7 M , R2 = 10 M i
RD = 10 k .
......................................
Reenje:
Kroz kolo protiu struje naznaene na slici:
StrujaIG= 0, pa kroz otpornikeR1iR2tee ista strujaI1:
211
RR
VI DD
Napon VGSse onda moe izraziti:
DDGSV
RR
RIRV
21
2
12
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
VVGS 803.6 Kako je VGS> VT zakljuujemo da tranzistor nije zakoen.
Pretpostavimo da je pri naponu VVGS 803.6 tranzistor u zasienju. Tada vai:22)( DSsatTGSsatD kVVVkI ......................................(1)
Zamenom brojnih vrednosti u (1) dobijamo:
mAIsatD
65.0)5803.6(102 24
Za kolo drejna vai relacija:
VDD= VDS+RDID
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
43/45
Odavde se za napon VDSdobija:
VDS=VDDRDID
Zamenom brojnih vrednosti dobija se:
VVDS 5.31065.010101033
Za napon VVGS 803.6 vrednost saturacionog napona DSsatV iznosi:VVDSsat 803.15803.6
Kako jeDSsatDS VV zakljuujemo da je tranzistor u zasienju. Polazna pretpostavka je u redu.
Radna taka je odreena vrednostima: VVDS 5.3 i mAID 65.0 .
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
44/45
ZADATAK OPTO1: U kolu sa slike bipolarni
tranzistor (u ulozi prekidaa) u sprezi sa LED-om
radi kao indikator stanja. Za VIN=VOFF=0 V LED ne
svetli, dok za VIN=VON LED daje intenzivnu svetlost.
Odrediti vrednosti otpornika RC i RB za koje je
obezbeeno funkcionisanje indikatora, ako je strujaneophodna da LED daje intenzivnu svetlost 30 mA,
pri emu je napon na njemu VLED=1.6 V.
Poznato je:VCC=9 V, VBE=0.7 V, VCE(sat)=0.2 V, =50,
VON=5 V.
......................................
Reenje:
Kada je na ulazu napon VIN=VOFF =0 V tranzistor je zakoen
(stanje otvorenog prekidaa) i kroz njega ne protiu struje. Ni kroz
LED ne tee struja i on ne emituje svetlost. Time je ovim
indikatorom definisano iskljueno stanje.
Kada je na ulazu VIN=VON=5 V tranzistor ima ulogu zatvorenog
prekidaa i kroz LED treba da tee struja od 30 mA kojom je
obezbeena intenzivna svetlost. Time je ovim indikatorom
definisano ukljueno stanje.
Kada svetli, napon na LED-u je VLED= 1.6 V dok je struja kroz
LED istovremeno i struja kolektora tranzistora IC. Kadapredstavlja prekida u zatvorenom stanju tranzistor radi u
zasienju i napon izmeu kolektora i emitora je VCE(sat).
Na osnovu datih podataka piemo naponsku relaciju za
kolektorsko kolo:
)(satCELEDCCCC VVIRV
Poto strujaIC treba da ima vrednost od 30 mA za vrednost otpornikaRCse dobija:
C
satCELEDCC
CI
VVVR
)( ,
9V 1.6V 0.2V240
0.03AC
R
.
Da bi tranzistor bio u zasienju mora da je ispunjena strujna relacijaIC
7/26/2019 Elektronske komponente zadaci drugi deo
45/45
ZADATAK OPTO2: Kolo optokaplera sa slike
sadri LED i fototranzistor. Ako je koeficijent
sprege (odnos struje kolektora fototranzistora i
struje direktno polarisanog LED-a - CTR) 8%,
odrediti vrednost napona polarizacije V1za koju
e na izlazu kola biti naponski nivo logike nule.
Poznato je: VCC=5 V, RC=50 k , R1=5 k ,
VCE(sat)=0.2 V, VLED=1 V.
......................................Reenje:
Napon na izlazu kola jednak je naponu izmeu
kolektora i emitora tranzistora VOUT=VCE. Za kolo
kolektora vai naponska relacija:
CC C C CE V R I V ,odnosno:
OUT CE CC C C V V V R I .
Kada nema svetlosnog signala sa LED-a tranzistor
ne vodi (IC=0) i na izlazu je nivo logike jedinice,
odnosno VOUT=VCC.
Kada sa LED-a na bazno-kolektorski spoj
fototranzistora dolazi svetlosni signal, postoji
odreena struja kolektora IC proporcionalna
osvetljaju, odnosno struji kroz LED I1.
Da bi na izlazu kola bio naponski nivo logike nule fototranzistor treba da je u zasienju
(VOUT=VCE(sat)) i njegova struja kolektora je tada:
( )CC CE sat
C
C
V VI
R
,
4
5V 0.2 V96A
5 10C
I
.
Koeficijent sprege je:
1
100%CICTRI
,
tako da se za struju LED-a dobija:
1100%C
II
CTR
1
96A100% 1.2 mA
8%I .
Za kolo LED-a vai naponska relacija:
V R I V