Polarizare tranzistoare bipolare si unipolare

7/25/2019 Polarizare tranzistoare bipolare si unipolare

1/11

Lucrarea nr. 5

POLARIZAREA TRANZISTOARELOR BIPOLARE IUNIPOLARE

1.Scopul lucrrii

Lucrarea este destinat studiului circuitelor de polarizare a tran-zistoarelor bipolare i unipolare

2.Breviar teoretic2.1. Polarizarea tranzistoarelorPrin polarizarea unui tranzistor fie el bipolar sau unipolar se nelege

alimentarea acestuia cu tensiune continu astfel nct s i se asigurefuncionarea ntr-un punct static de funcionare ales. Punctul static defuncionare (PSF) se gsete la intersecia unei caracteristici statice cudreapta de sarcin static.

2.1.1. Polarizarea tranzistorului bipolar ntr-un punct dat de

funcionare, n regimul normal de lucruRegimul normal de lucru sau regiunea activ direct a unui

tranzistor bipolar se obine cnd jonciunea emitorului este polarizatdirect i cea a colectorului invers.

PSF trebuie s fie situat n regiunea permis (figura nr. 5.1.). Regiuneapermis este delimitat de:

a)dreapta IC=ICmax pentru a proteja tranzistorul de distrugere ajonciunilor;

b)hiperbola de disipaie maxim corespunztoare puterii maximeadmisibile;

c)dreapta VCE=VCEmax pentru a proteja tranzistorul mpotrivastrpungerii;

d)dreapta IC=ICmin pentru meninerea jonciunii emitorului npolarizare direct i n prezena semnalului; ICmin este situat n regiuneaactiv a caracteristicilor;

e)dreapta VCE=VCEmin=VCE,sat; pentru ca tranzistorul s nu intre nregim de saturaie trebuie ca VCE s fie mai mare dect tensiuneacorespunztoare acestui regim.


2/11

Meninerea unei funcionri liniare a tranzistorului bipolar este legat

de stabilirea PSF n regiunea liniar a caracteristicilor statice. PSF sefixeaz pe dreapta de sarcin astfel nct, n regim dinamic, n funcie deamplitudinea semnalului care se aplic la intrare, tranzistorul s nu intrenici n blocare, nici n saturaie.

n practic exist trei tipuri fundamentale de reele care asigurpolarizarea tranzistorului bipolar. Acestea sunt prezentate n figura nr. 5.2.Circuitele cu schemele din figurile nr. 5.2. a i b sunt echivalente, cea de-adoua obinndu-se din prima prin aplicarea teoremei lui Thvenin. ntre

anumite componente ale celor dou circuite exist urmtoarele relaii:

21

21

RR

RRRB

+

= , (5.1)

CCBB VRR

RV

21

2

+

= . (5.2)

Fig. nr. 5.1.Delimitarea zonei permise pentru plasareapunctului static de funcionare


3/11

Rezistenele R1 i R2pot fi alese de valoare suficient de mic, astfelnct RBs satisfac condiia:

( ) BEF RR >>+1 . (5.3)

Satisfacerea condiiei (5.3) determin ca reacia negativ introdus deREs duc la micorarea dependenei lui ICde F, care depinde puternicde temperatur.

Din circuitul cu schema din figura nr. 5.3. b rezult urmtoarea relaie,care reprezint ecuaia dreptei de sarcin:

CEECCCC VRRIV ++= )( , (5.4)

unde s-a considerat c IEIC.n figura nr. 5.3. este prezentat modul grafic de obinere cu ajutorul

circuitului din figura nr. 5.2., a punctul static de funcionare determinatgrafic la intersecia dreptei de sarcin cu o caracteristic static IB=IB0=ct.,precum i modul cum rezult semnalele ic i vce, atunci cnd n baz seaplic un semnal ibsuprapus peste valoarea IB0, corespunztoare punctuluistatic de funcionare M. Punctele M1 i M2 marcheaz zona dincaracteristica de sarcin pe care o parcurge punctul dinamic defuncionare.

R1 RC RC RB RC

a)

RE

RB

RER2 VBB

T T T

b) c)

RE

Fig. nr. 5.2. Circuite tipice de polarizare a tranzistorului bipolar

+VCC +VCC +VCC


4/11

2.1.2. Polarizarea tranzistorului cu efect de cmp cu jonciune(TECJ)Considerm un TECJ cu canal n.a) Polarizarea automat a porii

Schema circuitului de polarizare este prezentat n figura nr. 5.4. a.Polarizarea automat a porii fa de surs este asigurat de cderea detensiune dat de curentul de surs IS=ID, pe rezistena RS. Aceast tensiuneeste aplicat pe poart prin rezistena RG, care are valori de ordinul M.Punctul static de funcionare n planul caracteristicii de transfer poate fideterminat prin intersecia caracteristicii de transfer cu dreapta depolarizare a crei ecuaie este:

DSGS IRV = , (5.5)

aa cum se arat n figura nr. 5.4. b.Datorit dispersiei caracteristicilor, caracteristica ID=ID(VGS) estenesigur. Din aceast cauz, schema de polarizare automat a porii sefolosete atunci cnd limitele intervalului n care poate fi cuprins ID suntsuficient de largi.

IDRD

+VDD

ID

0

0

0

t

t

vce

ib

ic

VCC

EC

CCRR

V

+

VCE0

IC0

iB=IB0M0

M1

M2

Fig. 5.3. Stabilirea punctului static de funcionare atranzistorului bipolar


5/11

Observaie.Punctul static de funcionare al TECJ poate fi determinatgrafoanalitic folosind i caracteristicile statice de dren, prin intersecia cudreapta static de sarcin.

b) Polarizarea cu divizor rezistiv pe poart

Atunci cnd intervalul n care poate lua valori IDeste prea mic i nu sepoate gsi o linie de polarizare care s treac corect printre aceste limite in acelai timp i n origine, se folosete circuitul de polarizare din figuranr. 5.6. a.


6/11

Schema din figura nr. 5.5. a asigur:SDGGGS RIVV = , (5.6)

unde

DDGG VRR

RV

21

2

+

= (5.7)

Polarizarea tranzistorului cu efect de cmp cu gril izolat(TECMOS)

n figura nr. 5.6. sunt prezentate schema circuitului de polarizare aTECMOS cu canal indus (figura nr. 5.6. a), respectiv schema circuitului depolarizare a TECMOS cu canal iniial (figura nr. 5.6. b).

R2

R1 RS

RD

+VDD

VGS

Fig. nr. 5.5.Polarizarea TECJ cu divizor rezistiv pe poart:a)

schema circuitului; b) determinarea

punctului static de funcionare

0 VGS

ID

IDA

VGS=VGG-RSID

IDB

A

B

VGG

ID

a)

b)


7/11

a) n cazul circuitului cu schema din figura nr. 5.6. a, tensiunea

aplicat pe poart este determinat de divizorul rezistiv format din R1 iR2:

DDGS VRR

RV

21

2

+

= , (5.8)

care introdus n relaia:

( )PGSsatDD VVII = 21

, , (5.9)

valabil pentru VDSVDS,sat, duce la determinarea curentului ID.

Tensiunea dren-surs se determin cu relaia:DDDDDS IRVV = , (5.10)

rezultnd toate coordonatele punctului static de funcionare.b) Deoarece TECMOS cu canal iniial necesit tensiuni VGS att

pozitive, ct i negative, se folosete circuitul cu schema din figura nr. 5.7.b. Cu ajutorul acestuia se obine:

DSDDGS IRV

RR

RV

+

=

21

2 , (5.11)

care combinat cu relaia (5.9.), duce la determinarea lui ID.

Fig. nr. 5.6.Polarizarea TECMOS: a) cu canal indus; b) cu canal iniial

R2

R1

RD

+VDD

VGS

ID

VDS

R2

R1 RS

RD

+VDD

VGS

ID

VDS

a) b)


8/11

3.Descrierea lucrrii3.1.Polarizarea tranzistorului bipolarMontajul utilizat pentru studiul polarizrii tranzistorului bipolar este

prezentat n figura nr. 5.7. Se vor realiza schemele celor trei circuite dinfigura nr. 5.2. punnd comutatoarele K1, K2, K3 aa cum se prezint n

tabelul nr. 1.

Tabelul nr. 1Comutatoare

Circuitul dinK1 K2 K3

Fig. nr. 5.2. a nchis nchis deschisFig. nr. 5.2. b deschis deschis nchisFig. nr. 5.2. c deschis nchis deschis

Pentru fiecare caz n parte, se vor msura cu ajutorul aparatelor A1iV1 valorile lui IC i VCE, valori care reprezint coordonatele punctuluistatic de funcionare M0 din figura nr. 5.3.

3.2.Polarizarea TECJMontajul utilizat pentru studiul polarizrii TECJ este prezentat n

figura nr. 5.8. Se vor realiza schemele celor dou circuite din figurile nr.5.4. a, respectiv nr. 5.5. b punnd comutatorul K1aa cum se prezint ntabelul nr. 2.

+

Sursa cc_

A1

V1T

IC

VCE

+Sursa cc

_

K1K3

K2 RC

RE

R2

R1

RB

VCC

Fig. nr. 5.7. Schema montajului pentru studiulolarizrii tranzistorului bipolar

K1RD


9/11

Tabelul nr. 2Circuitul din Comutatorul K1Fig. nr. 5.4. a deschisFig. nr. 5.5. a nchis

Pentru fiecare caz n parte, se vor msura cu ajutorul aparatelor A1i

V1 valorile lui ID i VDS, valori care reprezint coordonatele punctuluistatic de funcionare M0.3.3.Polarizarea TECMOSMontajul utilizat pentru studiul polarizrii TECMOS este prezentat n

figura nr. 5.9. Se va realiza schema din figura nr. 5.6. a. Se vor msura cuajutorul aparatelor A1 i V1 valorile lui ID i VDS, valori care reprezintcoordonatele punctului static de funcionare.

Fig. nr. 5.8. Schema montajului pentru studiul polarizrii TECJ

+Sursa cc

_

A1

V1T

ID

VDS

RD

R1

R2

VDD


10/11

4. Materiale utilizate Tranzistor bipolar BC107; TECJ tip BFW 10; TECMOS tip ROS 02; Rezistoare: 0,2 k, 1 k, 1,2 k, 1,5 k, 2,2 k, 18,7 k, 24 k,

255 k, 2 buci de 1 M; 2 surse de curent continuu 40 V, 5 A; 2 multimetre numerice sau analogice.

5. Procedura experimental i nregistrarea datelor5.1. Polarizarea tranzistorului bipolarSe execut montajul din figura nr. 5.7. Se procedeaz la realizarea

circuitului din figura nr. 5.2. a, poziionnd comutatoarele conform ta-

belului nr. 1 i plantnd pe placa de montaj rezistoarele cu urmtoarelevalori: R1=82 k, R2=24 k, RC=2,2 k, RE=1,5 k. Se fixeaz pe rndpentru tensiunea VCC valorile date n tabelul nr. 3, msurndu-se pentrufiecare caz n parte mrimile de punct static de funcionare, conform cuparagraful 3.1. Datele rezultate din msurtori se trec n tabelul nr. 3.

Tabelul nr. 3

VCCV 12 15 20

IC

mA

VCEV

Se procedeaz la realizarea circuitului din figura nr. 5.2. b, pozi-ionnd comutatoarele conform tabelului nr. 1 i plantnd pe placa demontaj rezistoarele cu urmtoarele valori: RB=18,7 k, RC=2,2 k,RE=1,5 k. n rest se procedeaz ca pentru circuitul anterior. Seprocedeaz la realizarea circuitului din figura nr. 5.2. c, poziionnd

comutatoarele conform tabelului nr. 1 i plantnd pe placa de montajrezistoarele cu urmtoarele valori: R1=1 M, RC=2,2 k, RE=1,5 k. nrest se procedeaz ca pentru circuitul anterior.

Fig. nr. 5.9. Schema montajului pentru studiul polarizrii TECMOS


11/11

5.2. Polarizarea tranzistorului TECJSe execut montajul din figura nr. 5.8. plantnd pe placa de montaj

rezistoarele cu urmtoarele valori: R1=R2=1 M, RS=0,2 ki RD=1,2 k.Se procedeaz la realizarea circuitului din figura nr. 5.4. a, poziionndcomutatoarele conform tabelului nr. 2. Se fixeaz pe rnd pentru tensiunea

VDDvalorile date n tabelul nr. 4, msurndu-se pentru fiecare caz n partemrimile de punct static de funcionare, conform cu paragraful 3.2. Datelerezultate din msurtori se trec n tabelul nr. 4.

Se realizeaz apoi circuitul din figura nr. 5.5. a, poziionnd co-mutatoarele conform tabelului nr. 2, dup care se procedeaz ca n cazulcircuitului anterior.

Tabelul nr. 4

VDDV 12 15 20IDmAVDSV

5.3. Polarizarea tranzistorului TECMOSSe execut montajul din figura nr. 5.9. plantnd pe placa de montaj

rezistoarele cu urmtoarele valori: R1= 1 M, R2=255 k, RD=1 k. Seprocedeaz la realizarea circuitului din figura nr. 5.6. a. Se fixeaz pe rndpentru tensiunea VDD valorile date n tabelul nr. 5, msurndu-se pentru

fiecare caz n parte mrimile de punct static de funcionare, conform cuparagraful 3.3. Datele rezultate din msurtori se trec n tabelul nr. 5.

Tabelul nr. 5

VDDV 12 15 20IDmAVDSV

6. Prelucrarea i interpretarea datelor experimentalePe baza datelor rezultate din msurtori se vor face observaii asupra

dependenei punctului static de funcionare de tensiunea de alimentare.

7. Coninutul referatuluiReferatul va conine:principalele noiuni teoretice despre polarizarea tranzistoarelor; schema montajelor folosite n desfurarea lucrrii;

tabelele cu datele experimentale;aprecieri calitative asupra comportrii tranzistoarelor studiate.

Polarizare tranzistoare bipolare si unipolare

Documents

Transcript of Polarizare tranzistoare bipolare si unipolare