Cap5 Alba Iulia

69
Capitolul V TRANZISTORUL BIPOLAR 1 DE 10/25/22

description

212

Transcript of Cap5 Alba Iulia

  • Capitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR

    *DE*

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DE5.1 Introducere(5.1a)(5.1b)CEBnpnCEBpnpSimboluri - relaii fundamentaleFig 5.1a

    DE

  • DEEwE0wB0wC0wCxdCwBxdEwEBCRSS JERSS JCn ND,En ND,C pNAFig. 5.1b5.1 IntroducereStructura ideal

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DEEwBBCRSS JERSS JC(n)(n)(p)Fig. 5.2a++--iEiBiC5.2 Efectul de tranzistorTranzistorul in RAN

    DE

  • DE5.2 Efectul de tranzistornpn RAN : vBE > 0 si vBC < 0

    Jn densitatea curentului de electroni emii de E i colectai de C

    Jn ND,E >> NAwB

  • DE5.2 Efectul de tranzistorDenumiriEMITOR emite purttorii majoritari ce tranport curentul principalCOLECTOR colecteaz purttorii majoritari ce tranport curentul principalBAZ conecteaz emitorul la colector

    TRANZISTOR trans-rezisten; curentul principal trece dintr-o zon de rezisten mic (RJE) spre alta de mare rezisten (RJC)Amplificarea de putere

    DE

  • DEEwBBCRSS JERSS JC(n)(n)(p)Fig. 5.2b++--iEiBiC5.2 Efectul de tranzistorBaz groas

    DE

  • DE5.2 Efectul de tranzistorBaz groasBECiCiEFig. 5.2c

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DE5.3 Relatii intre curent si tensiuni5.3.1 Ecuaiile Ebers-Moll(5.3a) - Parametrii statici

    DE

  • DE Curenii de transport prin baz(5.4a)4.3 Relaii ntre cureni i tensiuni(5.4b)npnpnp- Curentul de saturaie al tranzistorului - parametru static

    DE

  • DEFig. 5.35.3.2 Regimuri de polarizare pentru tranzistor5.3 Relaii ntre cureni i tensiuni

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DE5.4.1 Modelarea n regim staionar (5.3b)(5.4c)5.4 Modelarea tranzistoruluiIn regim stationar relaiile (5.3a) si (5.4a) devin

    DE

  • DE

    Pentru pnp, relaiile (5.4b) devin:(5.4d)5.4 Modelarea tranzistorului

    DE

  • DE Pentru npn, relaiile (5.4c) si (5.3b)se simplific:(5.4e)Regim activ normal RAN5.4 Modelarea tranzistorului(5.3c)

    DE

  • DEFig. 5.4aCECEE+

    vBE

    +

    vCE

    QBE4.4 Tranzistorul n RAN i RAIFactorul de amplificare static, n curent in RAN in Conexiunea emitor comun (EC)

    DE

  • DEObservatii: 2. 3.= 50 500 - afectat de dispersia tehnologic4. depinde de curentul de colector vezi fig. 5.4b5.4 Modelarea tranzitorului - dat de catalog - cel mai important parametru static al tranzistorului 1.

    DE

  • DEFig.5.4blg ICIIIIIIVBC 05.4 Modelarea tranzitorului*

    DE

  • DE (5.3d)RAN punctul static de functionare (5.5b)(5.5a)5.4 Modelarea tranzistoruluiPSF RAN Liniarizarea ecuatiei exponentiale

    DE

  • DE Conexiunea baz comun (BC)Fig. 5.4cCEBCBB+vEB+vCBQB5.4 Modelarea tranzistorului

    DE

  • DEConexiunea colector comun (CC)Fig. 5.4dECCCC+

    vBC

    +

    vEC

    QBC5.4 Modelarea tranzistorului

    DE

  • DE 1. RAN- ecuatiile (5.3a) devin(5.3e)5.4 Modelarea tranzistorului*5.4.2 Modelarea la semnal mic, frecvene joase (RAN)

    DE

  • DE 2. Condiia de semnal mic5.4 Modelarea tranzistorului*

    DE

  • DE

    (5.6)5.4 Modelarea tranzistorului*

    DE

  • DE 3. Panta tranzistorului (gm)

    (5.7a) (5.7b)5.4 Modelarea simplificat a tranzistorului*

    DE

  • DE4. Rezistena de intrare5. Rezistena de ieire(5.8a)(5.8b)4.8 Modelarea avansat a tranzistorului**VA tensiunea Early

    DE

  • DEFig. 5.4e5.4 Modelarea tranzistoruluiBC+-BrbCircuitul echivalent natural de semnal mic, frecvene joase EE+-**

    DE

  • DETensiunea de intrare i curentul de ieire n funcie de celelalte dou mrimiParametrii hibrizi4.8 Modelarea avansat a tranzistoruluiIiIoViVo5.4.3 Circuitul echivalent cu parametrii h msurabiliFig. 5.4f**

    DE

  • DE Parametrii hibrizi pentru tranzistor in ECFig. 5.4gCECEE+vbe+

    vce

    QBE4.8 Modelarea avansat a tranzistorului**

    DE

  • DEFig. 5.4h 4.8 Modelarea avansat a tranzistoruluiB = BC+-Circuitul echivalent cu parametrii hibriziE+-Parametrii h parametrii msurabili Q(2mA, 5V) i f = 10 kHz**

    DE

  • DEhie - rezistena de intrare n condiii de scurtcircuit la ieire ( vce = 0)hre - factorul de transfer invers n tensiune (de la ieire spre intrare)hre < 10-4, efect neglijabilhfe - factorul de amplificare direct n curent pentru scurtcircuit la ieire hoe - conductana de ieire n condiii de gol la intrare (ib = 0)ComentariiModelarea tranzistorului la semnal mic i frecvene joase: circuitul natural din Fig. 5.4e circuitul cu parametrii h din Fig. 5.4h4.8 Modelarea avansat a tranzistorului**

    DE

  • DE5.4.4 Modelarea la semnal mic, frecvene nalte (RAN) 1. Regim dinamic, frecvene nalte f comparabil cu - timpul de tranzit al purtatorilor minoritari prin baza5.4 Modelarea tranzistorului*

    DE

  • DE 2. Capaciti interne 5.4 Modelarea simplificat a tranzistorului a) Capacitatea de difuzie a JE (Cd,E)*b) Capacitatea de difuzie a JC (Cd,C)(5.9a)

    DE

  • DE

    c) Capacitatea de barier a JE (Cj,E)(5.9b)5.4 Modelarea tranzistorului*d) Capacitatea de barier a JC (Cj,C)(5.9c)

    DE

  • DEFig. 5.4 i4.8 Modelarea avansat a tranzistoruluiBC+-Brb3. Circuitul echivalent natural de semnal mic, frecvene nalte (Giacoletto) EE+-**

    DE

  • DE4. Ordinul de mrime al parametrilor dinamici4.8 Modelarea avansat a tranzistorului**

    DE

  • DE5.4.5 Tranzistorul ca amplificatorvbe = dVBEvBE = VBE + vbe iC = IC + iciB = IB + ibvCE = VCE + vce

    VCE = VCC - RCIC

    VCB = VCE - VBE > 0 (RAN)

    4.6 Modelarea simplificat a tranzistorului*

    DE

  • DETranzistorul ca amplificator4.6 Modelarea simplificat a tranzistorului*

    DE

  • DETranzistorul ca amplificator5.4 Modelarea tranzistorului*

    DE

  • DEExemplu numericVCC = 10VVBE = 0,65 V RC = 2kIS =1,02*10-14AVbe = 1,25 mV DatePSFAmplitudinile semnalelor/amplificrile5.4 Modelarea tranzistorului*

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DEE5.5 Frecvene limit5.5.1 Frecvena limit n conexiunea EC ( f )- valoare instantaneeIb - fazorIb - constant; f - variabilFig. 5.5aCECEE+Vbe+Vce

    QBIbC**

    DE

  • DEC+

    Vbe = V

    BIb+

    EEBECtigul dinamic n curent conexiunea ECTeorema Kirchoff I n B i CFig. 5.5b5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DE(5.10a) 5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DE(5.10b) - funcie de frecven la frecvene mici frecvena limit n conexiunea EC5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DE(5.10c) Frecvene joase verific condiia f < fConcluzii n practica inginereasc f < f este considerarat domeniul fecvenelor joase i medii cci n acest domeniu , independent de frecven5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DE5.5.2 Frecvene de tranziie/tiere ( fT )fT frecvena la care tranzistorul nu mai amplific n curent (5.10d) 5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DEFig. 5.5cDependena lui fT de IC (se da in catalog) fT IC5.5 Frecvene limit**

    DE

  • DEClasificarea tranzistoarelor funcie de frecventranzistoare de joas frecven fT400-500 Mhz4.9 Frecvene limit**

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DEIC (mA)VCB (V)VBR(CB0)IB=08 mA6 mA4 mA2 mA8642ICB05.6.1 Tensiunea V(BR)CB0Tensiunea limita ntre B i C cu E n gol - tensiunea de strapungere a JC Caracteristica static de ieire conexiunea BC - RANFig. 5.6 a5.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DEIC (mA)VCE (V)saturaieIB=08 A6 A4 A2 A5.6.2 Tensiunea V(BR)CE0 Tensiunea limit colector-emitor cu baza n golCaracteristica static de ieire conexiunea ECFig. 5.6bVBR(CE0)ICE05.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DE - SATURAIE - RANEfectul Early 5.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DE RAN - conteaz efectul de multiplicare n avalan la JCV(BR)CE0 - zeci/sute de V5.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DEFig. 5.6 c5.6.3 Tensiunea V(BR)EB0Tensiunea limit ntre B i E cu C n gol - tensiunea de strpungere a JE Caracteristica static de ieire conexiunea BC - RAIabruptIE (mA)VEB (V)IEB0VBR(EB0)IB=05.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DEDatorit creterii, practic abrupte, a curentului IE la V(BR)EB0 , un tranzistor cu JE polarizat invers i colectorul n gol este folosit n circuitele integrate bipolare ca diod stabilizatoare de tensiune.V(BR)EB0 < V(BR)CB0V(BR)CB0 depinde de ND,CV(BR)EB0 depinde de NAV(BR)EB0 are valori de ordinul voltilor Comentarii5.6 Tensiuni limit**

    DE

  • DECapitolul VTRANZISTORUL BIPOLAR5.1 Introducere5.2 Efectul de tranzistor 5.3 Relatii ntre cureni i tensiuni5.4 Modelarea tranzistorului

    5.5 Frecvene limit5.6 Tensiuni limit5.7 Regimul termic al tranzistorului

    DE

  • DE5.7.1 Dependena parametrilor statici de temperaturCurentul de saturaie IS Factorul de amplificare ,pentru Si (5.11a) (5.11b)5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE Tensiunea , VBE - pentru IC constant cu T (5.11c) (5.11d)VBE scade liniar cu T5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE5.7.2 Dependena de temperatur a parametrilor dinamici Panta , gm Factorul de amplificare ,Dependenta de temperatura similara cu .T IC constant cu T5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE Rezistenta de iesire , roT5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE5.7.3 Puterea disipat Pd- RAN Dup polarizarea tranzistorului urmeaz un regim tranzitoriu.Puterea nmagazinat scade n timpul regimului tranzitoriu pn la zero. Urmeaz regimul termic permanent5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE Tj - temperatura jonctiunilor tranzistorului ( Tj > Ta )Ta - temperatura ambiantRth - rezistena termic Tjmax = temperatura maxim suportat de materialul semiconductor din care este fcut tranzistorulTj > TaTemperatura jonciunii5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DEAmbalarea termic Reacia pozitiv descris mai susTj > Tjmaxdistrugerea tranzistorului5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

  • DE5.7 Regimul termic al tranzistorului5.7.4 Domeniul pentru PSF n RANFig. 5.7ICICmaxSATURATIEVCEV(BE)CE0VCE = VBEBLOCAREPdmax**

    DE

  • DEDomeniul pentru PSF n RAN este bordat (limitat) de: intrarea tranzistorului n saturaie intrarea tranzistorului n blocare tensiunea limit curentul limit puterea disipat maxim 5.7 Regimul termic al tranzistorului**

    DE

    464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**464464**