Post on 25-Feb-2018
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
1/10
Tranzistorul bipolar1.
Introducere
Semiconductor eterogen dotat cu impuriti astfel nct se formeaz
doujonciuni pn.- regiunea din mijloc foarte ngust pLd
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
2/10
2.
Procese fizice
Tranzistorul este de tip P+NP+, funcionnd n RAN.
Fenomene fizice:
a) jonciunea EB este polarizat direct: golurile din emitor trec n
baz, dar , puine goluri se recombin, cele mai multe ajung la
colector; acesta este polarizat invers, este un cmp electric puternic care
favorizeaztrecerea golurilor n colector.
pLd
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
3/10
3. Ecuaii de funcionare
Ipoteze simplificatoare
- model unidimensional;
- concentraii constante de impuriti;- grosimile zonelor neutre ale E i C >> lungimile de difuzie;
- nivele mici de injecie (conc. purttori injectai >
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
4/10
xqD
jpxp
p
p )0()0()( = (variaie liniar);
Se calculeaz: wqD
jpwp
p
p )0()0()( = i rezult:
[ ])()0()0( wppw
qDj
p
p = sau:
= kTCqu
kTEqu
np
p eew
pqDj )0(
Pentru RAN:q
kTuu CC >>< ,0
kT
Equ
np
p ew
pqDj =)0(
Dac Cu w efect de modulaie a grosimii bazei (ceea ce duce la
ideea de reacie internn tranzistor).
Etapa II:Se calculeaz curentul de recombinare pornind de la ecuaia de
continuitate, n regim staionar:
0)(1
=
=
dx
xdj
q
pp
t
p p
p
n
sau:
[ ] 0)(
)( =+dx
xdjpxp
q pn
p Se integreazpe toatlungimea bazei:
[ ] 0)()(00
=+ w
p
w
n
p
xdjdxpxpq
Dar:
Rezult:rpp
w
p jjwjxdj == )0()()(0
4
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
5/10
[ ]
[ ] ==
=
==
2
00
)0(
2
1
)0(
)0()0()(
wqD
jq
wpp
q
dxxqD
jpp
qdxpxp
qj
p
p
pn
p
w
p
p
n
p
w
n
p
r
=
kT
Cqu
kT
Equ
np
p
nkT
Equ
n
p
eew
pqD
qD
wpep
qw
2
1
+= kT
Cqu
kT
Equ
kT
Equ
p
n eeeqwp
2
1
2
11
Rezult:
+= 22kT
Cqu
kT
Equ
p
nr eewqpj
Pentru RAN: kTEqu
p
nr e
D
wqpj
2 .
Etapa III:- curentul local de electroni la jonciunea emitor-baz:
= 1)0( kT
Equ
n
pn
n e
L
nqDj
Etapa IV:- curentul propriu la jonciunea colector-baz (ca la o jonciune PN
polarizatinvers, dar cu zona P subirew):
+= 1
'
''
kT
qu
n
pnnp
co
C
eL
nqD
w
pqDj (colectorul este dopat
diferit cu impuriti n comparaie cu emitorul);
+= '
''
n
pnnpco
LnqD
wpqDj pentru RAN
(pentru s-a luat semnul corelat cu semnul curentului de colector).coj
Dac este aria seciunilor transversale ale jonciunilor, curenii vor
fi:
5
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
6/10
(0) (0)E p ni A j j = +
( ) (0)C p co p r coi A j w j A j j j = + = +
C [ ](0)B n r co Ei A j j j i i= + =Se observ:
coEocoEtcoptcopC iiiiiiiwii +=+=+=+= )0()(
- relaia fundamentala tranzistorului.22
02
11
2
11
1
1
+
pp
n
np
p
n
n
L
w
L
w
L
w
L
w
0 este factorul de curent al tranzistorului n conexiunea BC. Valorile tipice
sunt apropiate de 1 dar mai mici dect 1.
4. Caracteristicile statice ale TBIP
a) caracteristicile statice (n general)
caracteristica de transfer o mrime de ieire n funcie de omrime de intrare: - sau i cu parametru)(0 ivv )( io v ii sau
- v sau i cu parametru ;)(0 ii )( io i iv
caracteristica de ieire o mrime de ieire n funcie decealaltmrime de ieire cu parametru o mrime de intrare:
- i cu parametru)( oo v ii sau v sau - v cu parametru sau ;i )( oo i ov ii
caracteristica de intrare o mrime de intrare n funcie decealaltmrime de intrare cu parametru o mrime de ieire:
6
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
7/10
- cu parametru sau ; - cu parametru sau .)( ii vi ov oi )( ii iv ov oi
b) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea BC
caracteristica de ieire.
)(ctiCCC E
uii=
=
coEoC iii +=
Observaii:
- caracteristici aproape orizontale, abaterea provenind de la variaia lui
i a luicoi 0 cu tensiunea prin intermediul lui ;Cu w
- caracteristici aproape echidistante la creteri egale ale curentului de
emitor provenind de la variaia lui 0 cu curentul de emitor (colector);
- anularea curentului de colector se face pentru tensiuni de colector
pozitive, mici i foarte apropiate ca valoare pentru diferite valori ale
curentului de emitor.
Regimuri de funcionare:
- regiunea de blocare (tiere), pentru 0Ei ;- regiunea activnormal;
- regiunea de saturaie.
7
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
8/10
caracteristica de intrare.
)(ctuEEE C
uii=
=
Relaii:
kT
qu
npkT
qu
kT
qu
np
E
ECE
ew
pqDAee
w
pqDAi
= (pentru RAN)
Observaii:- caracteristica exponenial;
- pentru , caracteristica trece prin origine;0=Cu
- influena lui este mic, prin intermediul lui w;Cu
Model PNP
8
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
9/10
- la intrare, tranzistorul poate fi modelat n cea mai simplformcu o
tensiune de prag, , cu valori tipice de 0,2 V pentru Ge i 0,6 V pentru
Si; curentul de bazeste stabilit de circuitul exterior;
BEV
- n colector, tranzistorul este modelat printr-un generator de curent
comandat de curentul din baz; de cele mai multe ori se folosete egalitatea, care presupune c relaia pentru curentul de colector devine:EC ii
BC ii 0= prin neglijarea curentului rezidual, .coi
c) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea EC
.)'(
ctiCCC Buii
==) caracteristica de ieEire
Relaii:
coEoC iii += BCE iii +=
Se elimin i rezult:Ei
0
00
1
=ceoBC iii += 0 cu (factorul de curent al
tranzistorului n conexiune EC) i
01
= coceoi
i .
9
7/25/2019 Tranzistorul 1 New
10/10
Observaii:- caracteristicile trec printr-un punct foarte apropiat de origine;
- caracteristicile nu sunt echidistante deoarece dependena de curentul
de colector a factorului de curent n conexiune EC este mai mare dect n
cazul conexiunii BC.
Caracteristica de intrare.'
)'('ctuBBB C
uii=
=
Relaii:
( ) coEcoEECEB iiiiiiii === 00 1
Observaii:
- carateristicile nu trec prin origine;
- tensiunea are o influenmic.Cu'
10