Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice...

28
Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE

Transcript of Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice...

Page 1: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

Curs 10

TRANZISTOARE TRANZISTOARE BIPOLARE

DE C10

2

CUPRINS

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenți prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

DE C10

3

Tranzistoare

Dispozitive semiconductoare active (cu trei terminale)

Principiul de funcţionare utilizarea unei tensiuni (de comandă) pentru a controla intensitatea curentului

de ieşire (de execuţie)

Tranzistoarele surse de curent comandate icircn tensiune (SCCT)

bull Tranzistoare componente esenţiale pentru orice circuit electronic

bull Intel 4004 1971 10micro 14mm2 2300 tranzistoare

bull Procesorul Pentium4 ~ 435 milioane tranzistoare (cu efect de cacircmp)

bull IBM z13 (6-to-8 core) 2015 22nm 3990 milioane tranzistoare

DE C10

4

Tranzistoare

ClasificareTranzistoare bipolare cu joncţiuniTranzistoare cu efect de cacircmp

Metal-Oxid-Semiconductor

DE C10

5

Tranzistoare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Tip p

-TECMOS cu canal p

-TB pnp

Tranzistorul ndash sursă de curent comandată neliniară exponențială ndash TB

pătratică - TMOS

bull Modelul icircn cc ndash sursă ideală de curent comandată icircn tensiune

Tip n

-TECMOS cu canal n

-TB npn

Tensiune de prag

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 2: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

2

CUPRINS

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenți prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

DE C10

3

Tranzistoare

Dispozitive semiconductoare active (cu trei terminale)

Principiul de funcţionare utilizarea unei tensiuni (de comandă) pentru a controla intensitatea curentului

de ieşire (de execuţie)

Tranzistoarele surse de curent comandate icircn tensiune (SCCT)

bull Tranzistoare componente esenţiale pentru orice circuit electronic

bull Intel 4004 1971 10micro 14mm2 2300 tranzistoare

bull Procesorul Pentium4 ~ 435 milioane tranzistoare (cu efect de cacircmp)

bull IBM z13 (6-to-8 core) 2015 22nm 3990 milioane tranzistoare

DE C10

4

Tranzistoare

ClasificareTranzistoare bipolare cu joncţiuniTranzistoare cu efect de cacircmp

Metal-Oxid-Semiconductor

DE C10

5

Tranzistoare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Tip p

-TECMOS cu canal p

-TB pnp

Tranzistorul ndash sursă de curent comandată neliniară exponențială ndash TB

pătratică - TMOS

bull Modelul icircn cc ndash sursă ideală de curent comandată icircn tensiune

Tip n

-TECMOS cu canal n

-TB npn

Tensiune de prag

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 3: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

3

Tranzistoare

Dispozitive semiconductoare active (cu trei terminale)

Principiul de funcţionare utilizarea unei tensiuni (de comandă) pentru a controla intensitatea curentului

de ieşire (de execuţie)

Tranzistoarele surse de curent comandate icircn tensiune (SCCT)

bull Tranzistoare componente esenţiale pentru orice circuit electronic

bull Intel 4004 1971 10micro 14mm2 2300 tranzistoare

bull Procesorul Pentium4 ~ 435 milioane tranzistoare (cu efect de cacircmp)

bull IBM z13 (6-to-8 core) 2015 22nm 3990 milioane tranzistoare

DE C10

4

Tranzistoare

ClasificareTranzistoare bipolare cu joncţiuniTranzistoare cu efect de cacircmp

Metal-Oxid-Semiconductor

DE C10

5

Tranzistoare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Tip p

-TECMOS cu canal p

-TB pnp

Tranzistorul ndash sursă de curent comandată neliniară exponențială ndash TB

pătratică - TMOS

bull Modelul icircn cc ndash sursă ideală de curent comandată icircn tensiune

Tip n

-TECMOS cu canal n

-TB npn

Tensiune de prag

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 4: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

4

Tranzistoare

ClasificareTranzistoare bipolare cu joncţiuniTranzistoare cu efect de cacircmp

Metal-Oxid-Semiconductor

DE C10

5

Tranzistoare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Tip p

-TECMOS cu canal p

-TB pnp

Tranzistorul ndash sursă de curent comandată neliniară exponențială ndash TB

pătratică - TMOS

bull Modelul icircn cc ndash sursă ideală de curent comandată icircn tensiune

Tip n

-TECMOS cu canal n

-TB npn

Tensiune de prag

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 5: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

5

Tranzistoare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Tip p

-TECMOS cu canal p

-TB pnp

Tranzistorul ndash sursă de curent comandată neliniară exponențială ndash TB

pătratică - TMOS

bull Modelul icircn cc ndash sursă ideală de curent comandată icircn tensiune

Tip n

-TECMOS cu canal n

-TB npn

Tensiune de prag

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 6: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

6

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull De ce este necesară R

bull alimentare serie cu sursă de tensiune

bull alimentare paralel cu sursă de curent

Mărimi de ieșire IO VO

CST IO(VCT) VO(VCT)

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 7: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

7

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull VCT lt VPn Tn ndash blocat IO=IT=0

bull VCT gt VPn Tn ndash conduce IO=IT gt0

VAl=RIO+VO VO= VAl - RIO

VCT IO VO VOmin= 0

R

VI Al

Oex

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 8: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

8

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

bull Două regiuni extreme regiuni pasive

- blocare (b) IT=0 VOgt0

comutator ideal blocat

- conducţie extremă (cex) IT=IOex VO=0

comutator ideal icircn conducţie

bull O regiune intermediară

- regiunea activă directă (aF)

amplificator

bull VCTltVPn și VCTgtVCTex tranzistorul - regim de comutare

bull VCT(Vpn VCTex) - tranzistorul - regim de amplificare

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 9: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

9

Tranzistoare

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

- blocare (b)

- conducţie extremă (cex)

- regiunea activă directă (aF)

CTexCT VV

PPCTCTex VVV

PPCT VV

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 10: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

10

Tranzistoare

Cine determină granița dintre regiuni

bull graniţa (b) - (aF) tranzistorul prin tensiunea de prag

bull granița (cex) - (aF) VCT=VCTex tranzistor R şi VAl

o T prin funcţia IT(VCT)

o R şi VAl prin valoarea extremă a curentului de ieșireR

VI Al

Oex

Tn Tp

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 11: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

11

Tranzistoare

i) VAl=10V R=1KΩ

ii) VAl=15V R=1kΩ

iii) VAl=10V R=25kΩ

Exemplu

(b) (aF) (cex)

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 12: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

12

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri

Simboluri uzuale

Ce ldquovederdquo un

ohmmetru la

terminalele TB

Există interacţiune icircntre cele două diode

Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 13: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

13

Tranzistoare bipolare - TB

Simboluri Tip n ndash TB npn Tip p ndash TB pnp

Terminalele TB se numesc

B ndash bază

C ndash colector

E ndash emitor

Săgeata indică sensul pozitiv al curentului prin tranzistor de la C la E (npn) şi de la E la C (pnp)

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 14: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

14

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată TB npn TB pnp

B

C

E

n

p

n+

B

E

C

p

n

p+

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 15: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

15

Tranzistoare bipolare - TB

Structura simplificată tranzistor npn

Efectul de tranzistor

Trecerea curentului printr-o joncţiune polarizată invers (bază-colector) datorită interacţiunii ei cu

o joncţiune polarizată direct (bază-emitor) situată icircn imediata ei vecinătate

Obținerea efectului de tranzistor

bull regiunea bazei foarte icircngustă considerabil mai icircngustă decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor

minoritari icircn bază

bull regiunea de emitor mai puternic dopată decacirct regiunea bazei

bull regiunile de emitor şi colector mai late decacirct lungimea de difuzie a purtătorilor minoritari icircn

aceste regiuni

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 16: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

16

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristica de intrare de transfer

T

BE

V

v

SB e

Ii

iC =βiB

Caracteristica de transferCaracteristica de intrare

Icircn regiunea activă directă (aF)

T

BE

V

v

SC eIi

β - factor de amplificare icircn curent

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 17: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

17

Tranzistoare bipolare - TB

Caracteristici de ieșire

Regiunea activă (aF)

iC = βiB

Saturaţie (cex)

iC lt βiBVCEsat asymp 02V

Blocare (b)

iC = βiB =0

T

BE

V

v

SC eIi

IS=210-15A și β=100

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 18: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

18

Tranzistoare bipolare - TB

Regiuni de funcționare

vBElt06V

vBClt06V vBEgt06V

vBClt06V

vBEgt06V

vBCgt06Vrareori folosită

Observație

bull tranzistorul să nu fie polarizat foarte aproape de originea sistemului de axe sau de una dintre axe

Moduri de

utilizare

icircn comutare - (b) (cex)

amplificator - (aF) eventual (aR)

Regiunea activă

inversă (aR)

Regiunea activă

directă (aF)

Regiunea de

saturație (cex)

Regiunea de

blocare (b)

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 19: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

19

Tranzistoare bipolare - TB

Curenții prin TB

Icircn regiunea activă (aF) cu iC = βiB

CE

CCCE

ii

iiii

)1

1(1

Relaţiile nu sunt valabile la saturaţia TB (cex) unde iC lt βiB

Icircn toate regiunile de funcționare

BBE iii )1(

CBE iii

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 20: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

20

Tranzistoare bipolare - TB

Limitarea curentului de comandă

joncţiune icircn circuitul de comandă

se impune folosirea unei rezistenţe serie icircn circuitul bază-emitor pentru stabilirea (limitarea)

curentului de bază fie icircn bază fie icircn emitor

VvBE 70B

BECoB

R

vvi

E

BECoE

R

vvi

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 21: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

21

Tranzistoare bipolare - TB

Saturația TB

bull Valorile rezistoarelor şi surselor de alimentare astfel icircncacirct tranzistorul să lucreze icircn regiunea dorită

bull TB poate fi privit și ca o sursă de curent comandată prin curent după relaţia iC=βiB icircn (aF)

Cex

Bsat

ii

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 22: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

22

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Dreapta de sarcină

vCE =VAl -RC iC

Punct static de funcționare Q ndash un punct de pe caracteristica de ieșire iC(vCE) a TB

Parametrii Q ndash IC și VCE

Q(IC VCE) se află la intersecţia dreptei de sarcină cu caracteristica corespunzătoare tensiunii vBE

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 23: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

23

Tranzistoare bipolare - TB

Punct static de funcționare Q

Q2(IC2 VCE2)

B

BECoB

R

vvi

BC ii

CCAlCE iRVv

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 24: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

24

Tranzistoare bipolare - TB

A Icircn ce regiune se află T și care este PSF Q(VCE IC) pt RB=50k cu

i) vCo=04V ii) vCo=17V

iii) vCo=5V

Rezolvare

i) deoarece vCo=04V lt VP=06V T-(b) Q(12V 0mA)

ii) vCo gtVP T fie icircn (aF) fie icircn (cex)

Vom considera vBE=07V icircn conducţie şi β=100 Presupunem T icircn (aF) astfel ca iC =βiB

Se compară iB cu iCex β

Dacă iB gtiCex β T - (cex) dacă iB ltiCex β T - (aF)

Problemă

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 25: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

25

Tranzistoare bipolare - TB95

2

2012

C

CEsatAlCex

R

vVi mA

02050

7071

B

BECoB

R

vvi mA

0590100

95

Cexi

mA

Cum iB=20μA μA T este icircn (aF)59Cexi

V6037870 Vvvv CEBEBC

mA2020100 BC ii

V82212 CCAlCE iRVvPSF Q(8V 2mA)

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 26: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C10

26

Tranzistoare bipolare - TB

mA086050

705

B

BECoB

R

vvi

iii)

Cum iB =86microAgtiCex β=59microA rezultă că T este icircn (cex)

vBE asymp08V vBC=vBEsat -vCEsat asymp08V-02V=06V=VP

Puteam rezolva problema presupunacircnd T icircn (aF) iC=βiB=86mA

vCE=VAl - RCiC =12-2middot86=-52V

Evident o valoare imposibilă (vCE nu poate fi decacirct pozitivă) deci presupunerea făcută este falsă

Aşadar T este icircn (cex)

Pentru determinarea PSF se consideră mA95

V20

CexC

CEsatCE

iI

vVQ(02V 59mA)

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 27: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C9

27

Activitate curs - P9

B Se dau vCo=27V şi β(25hellip200)

Să se determine domeniul RB astfel icircncacirct T

i) (aF)

ii) (cex)

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare

Page 28: Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE BIPOLARE · •Tranzistoare: componente esenţiale pentru orice circuit electronic •Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm2, 2.300 tranzistoare •Procesorul

DE C9

28

Ce am icircnvățat azi despre tranzistoare și tranzistoare bipolare

Tranzistoare

Clasificare

Principiu de funcționare și regiuni de funcționare

Utilizarea tranzistorului de tip n Caracteristici de transfer

Utilizarea tranzistorului de tip p Caracteristici de transfer

Tranzistoare bipolare

Simboluri

Structura simplificată

Caracteristici de intrare ieșire și transfer

Regiuni de funcționare

Curenții prin TB

Saturația TB

Punct static de funcționare