II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_11_Bipolarni-tranzistori_2019.pdf · transistor) Kako se polariše ... Princip

II semestar (2+2+0)

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

[email protected]

2019 – Predavanje 11

http://mikro.elfak.ni.ac.rs

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 2

Sadržaj predavanja

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bpolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 4


Pasivne komponente

Bipolarni tranzistor je komponenta

koja ima tri izvoda

Šematski prikaz pojačanja

signala na ulazu

6/3/2019 5


Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog

tranzistora – BJT (bipolar junction

transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 6


Pasivne komponente

Ilustrativni prikazi PNP i NPN bipolarnog tranzistora

6/3/2019 7


Pasivne komponente

6/3/2019



Struktura BJT

6/3/2019 9


Pasivne komponente

6/3/2019 10


Pasivne komponente

Diskretni BJT i način njegove montaže

6/3/2019 11


Pasivne komponente

6/3/2019 12


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 13


Pasivne komponente

U oba slučaja, i kod NPN i kod PNP tranzistora, spoj BE (baza-emitor) je direktno,

a spoj BC (baza-kolektor) je inverzno polarisan!!

6/3/2019 14


Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

BE – direktno polarisan spoj – oblast osiromašenja se sužava

BC – inverzno polarisan – oblast osiromašenja je proširena

6/3/2019 15


Pasivne komponente

6/3/2019 16


Pasivne komponente


Iz jako dopiranog n-emitora, slobodni elektroni prolaze kroz BE spoj u p-bazu gde postaju manjinski nosioci

U slabo dopiranoj p-bazi broj šupljina je ograničen pa se samo mali broj elektrona rekombinuje –mala bazna struja elektrona!!

6/3/2019 17


Pasivne komponente

6/3/2019 18


Pasivne komponente


Najveći broj elektrona je zahvaćen uspostavljenim električnim poljem na inverzno polarisanom BC spoju i kolektorskim + naponom

Kolektorska stuja je mnogo veća od bazne struje – strujno pojačanje

6/3/2019 19


Pasivne komponente

6/3/2019 20


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 21


Pasivne komponente

Struje kroz BJT tranzistor

6/3/2019 22


Pasivne komponente

6/3/2019 23


Pasivne komponente

6/3/2019 24


Pasivne komponente

6/3/2019 25


Pasivne komponente

6/3/2019 26


Pasivne komponente

Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora

6/3/2019 27


Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljena (zajednička) baza

6/3/2019 28


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) kolektor

6/3/2019 29


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) emitor

6/3/2019 30


Pasivne komponente

Koeficijent strujnog pojačanja

(DC bDC i DC aDC)

Odnos izlazne - kolektorske struje IC i ulazne -

bazne struje IB zove se koeficijent strujnog

pojačanja bDC:

Odnos kolektorske struje IC i emitorske struje IEzove se koeficijent strujnog pojačanja aDC:

Tipične vrednosti se kreću

od 20 do 200 i više!!

Tipične vrednosti se kreću

od 0.95 do 0.99, ali su uvek

manje od 1!!

6/3/2019 31


Pasivne komponente

Veza između koeficijentata strujnog pojačanja

tranzistora sa zajedničkim emitorom

a

ab

1

1E

C

E

C

CE

C

B

C

I

I

I

I

II

I

I

I

a

ab

1 b

ba

1

6/3/2019 32


Pasivne komponente

6/3/2019 33


Pasivne komponente

6/3/2019 34


Pasivne komponente

Strujno-naponska analiza

bipolarnog tranzistora

6/3/2019 35


Pasivne komponente

6/3/2019 36


Pasivne komponente

BAZNO

KOLO

6/3/2019 37


Pasivne komponente

KOLEKTORSKO

KOLO

Kolektorska struja

6/3/2019 38


Pasivne komponente

6/3/2019 39


Pasivne komponente

6/3/2019



PRIMER:

6/3/2019 41


Pasivne komponente

6/3/2019 42


Pasivne komponente

6/3/2019 43


Pasivne komponente

6/3/2019 44


Pasivne komponente

Primene bipolarnih tranzistora

Osnovne primene bipolarnih tranzistora

su:

kao pojačavačka komponenta u

pojačavačkim kolima,

kao prekidačka komponenta u

prekidačkim kolima.

6/3/2019 45


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao pojačavač

6/3/2019



Pojačavačke osobine BT

Izborom izvora napajanja

Vcc i Vbb se obezbeđuju

naponi za rad BT u

aktivnom režimu

Otpornikom Rb se

podešava napon Vbe

Otpornikom Rc se definiše

radna prava

6/3/2019



CE

CC

CC

C VRR

VI

1

ac napon Vin je superponiran dc naponu VBB

6/3/2019 48


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 49


Pasivne komponente

Kada se na bazu dovede naizmenični signal Vin jednosmernoj baznoj struji IBse superponira naizmenična komponenta ib(t) = Ibmsin(t)

(primer: amplituda Ibm = 35 A)

Pri pozitivnoj poluperiodi naizmeničnog signala povećava se i kolektorska struja (od tačke M u levo po radnoj pravoj do tačke A, u kojoj je Icm = bIbm = 200 35 A = 7 mA, odnosno u tački A kolektorska struja je ICA = ICM + Icm = 8 + 7 = 15 mA)

6/3/2019 50


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 51


Pasivne komponente

Pri negativnoj promeni naizmenične komponente bazne struje, kolektorska struja se po radnoj pravoj od jednosmerne radne tačke M smanjuje u desno do tačke B, u kojoj je

ICB = ICM - Icm = 8 - 7 = 1 mA

6/3/2019 52


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 53


Pasivne komponente

Ako je promena bazne struje IB, promena kolektorske struje je IC = bIB (primer IB = 70 A, tako da je IC = 20070 A = 14 mA

Malom promenom ulazne struje moguće je ostvariti relativno veliku promenu izlazne struje, koja na otporniku RC stvara pad napona koji se dalje, na isti način, može povećavati

6/3/2019 54


Pasivne komponente

Dozvoljeno "pomeranje" radne tačke po radnoj

pravoj (a) i deformacija izlaznog signala kada

radna tačka "zalazi" i u oblast saturacije i u

prekidnu oblast (b)

6/3/2019 55


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

- oblasti rada -

6/3/2019




Ulaz i baza su

uzemljeni – 0V

VBE< 0.7V

BE inverzno polarisan

BC inverzno polarisan

Tranzistor je zakočen

(cut-off oblast)

IC=0

Vout=VCE=VCC → 1

6/3/2019




Ulaz i baza su povezani

na VCC

VBE> 0.7V

BE direktno polarisan

BC direktno polarisan

Tranzistor vodi (fully-on

oblast)

Maksimalna IC struja

VCE=0 (idealna saturacija)

Vout=VCE → 0

6/3/2019



Pakovanja bipolarnih tranzistora

6/3/2019 59


Pasivne komponente

6/3/2019 60


Pasivne komponente

6/3/2019 61


Pasivne komponente

Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model

U normalnom režimu rada, kada je emitorski spojdirektno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spojkolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisiod vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.

S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorskog spoja:

Direktno polarisani emitor-bazni spoj se na uprošćenom Ebers-Molovom modelu predstavlja diodom, sa strujom

IB = IC/(b+1)

T

BEsEC

U

VIII exp

6/3/2019 62


Pasivne komponente

6/3/2019 63


Pasivne komponente

Testiranje ispravnosti tranzistora

6/3/2019 64


Pasivne komponente

Documents

II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_11_Bipolarni-tranzistori_2019.pdf · transistor) Kako se polariše ... Princip