Tranzistorul Bipolar KT – 616

7/23/2019 Tranzistorul Bipolar KT – 616

http://slidepdf.com/reader/full/tranzistorul-bipolar-kt-616 1/30

Tranzistorul bipolar KT – 616

Cuprins1. Noţiuni de bază. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

2. Tehnologia de fabricare a tranzistorului bipolar KT – 616 . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3. Procedee fizice n tranzistorul bipolar tip n!p!n "i curenţii lui . . . . . . . . . . . . . . . #

4. $aracteristicile statice ale tranzistorului bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . %

5. &che'ele echi(alente n t ale tranzistorului bipolar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

6. Para'etrii hibrizi h! ale tranzistorului bipolar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

7. Trasarea dreptei de sarcină. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1)

8. *uncţionarea tranzistorului bipolar n regi' de cheie electronică. . . . . . . . . . . .+1

9. *uncţionarea tranzistorului bipolar la frec(enţe nalte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +6

10. Para'etrii de bază a tranzistorului bipolar KT – 616 ,. . . . . . . . . . . . . . . . . .. +%

11. -tilizarea tranzistorului bipolar KT – 616 n sche'e electronice. . . . . . . . . . . . +)

12.ibliografie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3/



1. Noţiuni de bază

T ranzistorul cu joncţiuni reprezintă un dispozitiv care se efectuează dintr-un monocristal de Ge (germaniu) sau Si (siliciu) şi în care prin impurificare secreează trei regiuni alternativ dopate, despărţite prin două suprafeţe de separaţie.

Se numesc emitor şi respectiv colector regiunile de la extremităţi care auacelaşi tip de conductiilitate (amele p sau amele n). Bază este numităregiunea centrală care are o conductiilitate opusă faţă de extremităţi. !esuprafaţa fiecăreia din cele trei regiuni se depune cîte un strat metalic de contact

pe care se sudează firele de conexiune."a un tranzistor cu #oncţiuni, #oncţiunea emitor $ ază se numeşte

joncţiunea emitor , iar #oncţiunea colector $ ază se numeşte joncţiunea colector.%n mod normal #oncţiunea emitorului este polarizată direct, iar #oncţiuneacolectorului este polarizată invers. &cest regim de lucru prezintă regimul activnormal.

%n funcţie de dopare a conexiunilor se deoseesc două tipuri detranzistoare' de tip p-n-p (emitorul şi colectorul sunt de tip p, iar aza este de tip n) de tip n-p-n (emitorul şi colectorul sunt de tip n, iar aza este de tip p)

%n fig.. sunt arătate structurile simplificate ale tranzistoarelor de tip p-n-p

şi n-p-n şi reprezentările lor grafice.

a)

b)

n n E

B

C E

B

p

p p E C

B

n C E

B



Fig.1.1

2. Tehnologia de fabricare

a tranzistorului bipolar

KT – 616

*ranzistoarele ipolare se farică pe aza germaniului, siliciului şiarsenurii de galiu. ea mai largă utilizare o are germaniul şi siliciu. +etodeletenologice permit de a farica tranzistorul în aşa mod ca să se realizeze într-omăsură oarecare cerinţele pentru parametrii maximi admisiili.

"a etapa actuală se utilizează următoarele metode de faricare aletranzistoarelor' metoda de aliere, metoda de difuzie, metoda planară, epitaxial-

planară şi mesa-planară.*ranzistorul KT – 1 reprezintă un tranzistor din siliciu (Si) de tip n-p-n.

*ranzistorul dat se farică prin metoda epita!ial – planară.+etoda epitaxial-planară se azează pe metoda planară. eci, pentru

început vom analiza metoda planară de faricare a tranzistoarelor.Se ia o placetă de monocristal din siliciu (Si) tip-n, (care în structura

rezultantă va reprezinta colectorul). !e această placetă peste prima mască deoxid se efectuează difuzia acceptorului (de oicei or) şi se primeşte stratul p al

azei. &poi peste a doua mască se face difuzia donorilor (de oicei fosfor) astfel primim stratul emitorului. %n sfrşit cu a#utorul celei de-a treia măşti de oxid seconectează contactele omice din aluminiu la toate cele trei straturi şi încontinuare sunt lipite la aceste contacte contacte suţiri care #oacă rolul de

picioruşe ale tranzistorului.%n cazul tenologiei epitaxial-planare, dintre regiunile azei şi a

colectorului se creează un strat de rezistenţă înaltă şi de aceeaşi conductiilitateca şi colectorul. &cest strat se oţine prin aşa numita depunere epitaxială a unei

pelicule suţire de monocristal de o rezistenţă înaltă pe o suprafaţă de cristal ceserveşte ca corp al colectorului. /egiunile azei şi a emitorului se oţin deoicei prin difuzia locală. Structura unui tranzistor oţinut prin metodaepitaxial-planară este arătată în fig.0..

n 1 2



Fig.".1

3. Procedee fizice î n tranzistorul bipolar n-p-n

şi curenţii luiProcese fizice în tranzistorul bipolar n-p-n.%n stare de

eciliru (cînd sursele de tensiune de alimentare sunt deconectate) curenţiirezultanţi ce trec prin amele #oncţiuni sunt egali cu zero. "a aplicarea la emitor aunei tensiuni pozitive 312, iar la colector a unei tensiuni negative 32 se scimă

poziţia zonelor energetice (vezi fig.4.,). %nălţimea arierei de potenţial aemitorului se micşorează, iar a colectorului $ creşte (vezi fig.4., c). ondiţiile demişcare a purtătorilor de sarcină minoritari prin #oncţiunea colectorului aproape nu

se scimă. %nsă, condiţiile de deplasare a purtătorilor de sarcină ma#oritari prin #oncţiunea emitorului se vor uşura (deci se vor deplasa mai mulţi şi mai repede). 5umărul electronilor ce trec din emitor în ază va creşte. urentul emitorului ceconţine componenta golurilor şi componenta electronilor va creşte.

%n dependenţă de grosimea azei curentul emitorului diferit influenţeazăasupra curentului colectorului 6. acă grosimea azei este mare, atunci nu toţielectronii in#ectaţi din emitor în ază reuşesc să a#ungă în colector, deoarece ei serecomină cu golurile din ază. &stfel se formează curentul de recominare 6/ .u cît este mai mică grosimea azei cue atît mai puţini electroni se vor recomina

cu golurile din ea, deci cu cîţi mai mulţi electroni a#ung la #oncţiunea colectoruluicu atît mai mare va fi curentul colectorului.

p

n

n7



Fig.#.1

eci, cum s-a văzut că în regim activ curentul total al emitorului 61 8 61n 761p 7 61rec este alcătuit din curentul 61n de electroni, in#ectaţi din emitor în ază,curentul 61p a golurilor, in#ectaţi din ază în emitor, şi curentul 61rec derecominare a purtătorilor de sarcină în #oncţiunea emitorului. %n această sumănumai prima componentă este utilă, deoarece anume ea influenţează asupracurentului colectorului, celelalte componente sunt dăunătoare, şi se tinde deoţinut valorile lor cît mai mici. +işcarea electronilor, in#ectaţi în ază estecondusă de recominarea unei părţi e electronilor, de aceea curentul electronilor 6n ce se apropie de #oncţiunea colectorului, este mai mic ca curentul 6 1n cu

mărimea 62rec, ce se numeşte curentul de recominare în ază, care se tinde de afi micşorat.

Curenţii tranzistorului. 5otînd α61, unde α - coeficient de transfer alemitorului, acea parte a curentului emitorului care trece prin #oncţiuneacoelctorului, vom scrie expresia pentru curentul colectorului în modul următor'

$CB E C % % % +=α (4.)Curentul invers al colectorului % CB$ este egal cu curentul ce trece prin

#oncţiunea colectorului, cînd la colector se aplică tensiune inversă şi cînd curentulemitorului este egal cu zero.

&

ϕ

E C

B

pn n

' EB

' CB



!rin contactul azei trece curentul 62, care este egal cu diferenţa dintrecurentul emitorului şi colectorului'

% B ( % E – % C (4.0)"uînd în consideraţie (4.) avem'

( ) $CB E B % 1 % % −−= α (4.4)acă vom deconecta circuitul emitorului (61 8 9 şi 6 8 629), atunci vom

avea' –% B ( % CB$ (4.:)

%n aşa mod, prin contactul emitorului (circuitul emitor - ază) curge curentul

e irijare % E *e intrare)+ prin contactul colectorului (circuitul colector - aza) $curentul e irijare α % E *e ie,ire) şi curentul invers al colectorului 629, iar princontactul azei $ i-erenţa curentului emitorului ,i colectorului.

%n tranzistoarele reale curenţii 61 şi 6 şi creşterile lor ∆61 şi ∆6 suntaproximativ egale după valori.

Coeficienţii de transfer a curenţilor.+odificarea curentuluicolectorului rezultată de modificarea curentului emitorului este condiţionată numaide electroni. %nsă, curentul total al emitorului este determinat atît de electroni cît şide goluri. *ranzistorului cu atît mai ine transmite scimările curentuluiemitorului în circuitul colectorului, cu cît mai mulţi electroni (în comparaţie cunumărul golurilor) trec prin #oncţiunea emitorului şi cu cît mai puţini din aceştielectroni se recomină în ază, nea#ungînd la #oncţiunea colectorului.

1ficacitate emitorului este determinată de coe-icientul e injecţie γ , care se

determină după relaţia'

Ep En

En

E

En

% %

%

%

%

+==γ (4.;)

*recerea prin ază, o parte de electroni recomină atît în straturile adînci ale azei, cît şi la suprafaţa ei. e aceea nu toţi electronii in#ectaţi de emitor ating #oncţiunea colectorului. 6nfluenţa recominării în ază a electronilor asupracurentului colectorului este descrisă de coe-icientul e trans-er a electronilor prin

bază B χ :

En

Cn B

%

% = χ (4.<)

oeficientul de transfer B χ este cu atît mai aproape de unitate cu cît

grosimea azei este mai mică. e aceea grosimea azei a tranzistoarelor se facefoarte mică.

oeficientul de transfer şi de in#ecţie pot fi calculaţi, dar nu pot fimăsuraţi. e aceea ca parametru al tranzistorului este considerat coeficientul detransfer al emitorului. Coe-icientul e trans-er al emitorului este determinat derelaţia'

B E χ γ α = (4.=)



Coe-icientul static e trans-er al emitorului poate fi determinat dupăformula'

E

CBC

%

% % $

−=α (4.>)

Coe-icientul static e trans-er al curentului bazei poate fi determinat dupăformula'

$CB B

$CBC

% %

% %

1 +

−=

−=

α

α β (4.?)

4. Caracteristicile statice ale

tranzistorului bipolar

Caracteristicile statice ale unui tranzistor ipolar se numesc grafice cereprezintă dependenţa dintre curenţii ce trec prin ornele tranzistorului şitensiunile ce se aplică la aceste orne.

*ranzistorului fiind un dispozitiv cu trei orne, în orice scemă electricăel poate fi conectat în trei moduri diferite' conectare cu aza comună (2)(fig.:.), conectare cu emitorul comun (1) (fig.4.,) şi cu colectorul comun() (fig.4.,c).

@iecare din scemele de conectare ale tranzistorului se caracterizează prin patru familii de caracteristici'

1. 6ieş 8 f (3ieş) la 6in 8 const $ caracteristici e ie,ire.



". 3in 8 f (6in) la 3ieş 8 const $ caracteristici e intrare.#. 6ieş 8 f (6in) la 3ieş 8 const $ caracteristici e trans-er a curentului.. 3in 8 f (3ieş) la 6in 8 const $ caracteristici e reacţie inversă upă

tensiune.

%n cataloage de oicei sunt prezentate primele două tipuri de caracteristice(de intrare şi de ieşire), căci sunt cele mai importante şi utilizaile. %n continuarevom analiza aceste caracteristici în dependenţă de modul de conectare.

4.1.Caracteristicile statice în conexiune BC.ircuitul cu tranzistorul în aza comună este prezentat în fig.:.. &tît

pentru circuitul de intrare cît şi pentru cel de ieşire orna comună este aza.ircuitul de intrare este cel al emitorului, iar circuitul de ieşire $ cel alcolectorului. /espectiv parametrii de intrare pentru conexiunea 2 sunt

curentul emitorului 61 şi tensiunea dintre emitor şi ază 612, iar cei de ieşire $ curentul colectorului 6 şi tensiunea dintre colector şi ază 32.

Fig..1

/c0emă tranzistorului n cone!iunea bază comună

Caracteristicile de intrare.aracteristicile de intrare ale tranzistorului înconexiunea 2 sunt grafice ce arată dependenţa tensiunii dintre emitor şi ază decurentul emitorului, cînd tensiunea dintre colector şi ază este fixată. 1le suntarătate în fig.:.0,. !entru comoditate variaila 61 se depune pe axa coordonatelor,iar valoarile tensiunii 312 $ pe axa ascisei. aracteristica de intrare la 312 8 9 esteanalogică caracteristicii volt $ amperice a diodei' curentul 61 creşte exponenţial cucreşterea 312. %n cazul valorilor mari ale curenţilor 61 caracteristicile de intrare suntaproape liniare. reşterea temperaturii deplasează caracteristicile de intrare spreaxa curenţilor.

% E % C + m2

% E % C

% B

' EB

7

7



a) ) Fig.."

Caracteristicile e intrare *b) ,i ie,ire *a) ale tranzistorului

n sc0ema BC

Caracteristicile de ieşire . @amilia caracteristicilor de ieşire altranzistorului în scema 2 reprezintă dependenţa curentului colectorului detensiunea dintre colector şi ază, cînd valoarea curentului emitorului esteconstantă. &ceste caracteristici sunt arătate pe fig.:.0,a.

%n cazul cînd curentul 6189 (312A9) şi tensiunea 32A9 în circuitulcolectorului trece curentul 62o care sla depinde de 32. /egiunea caracteristicilor de ieşire, care corespunde polarizării inverse ale amelor #oncţiuni, este numităregiunea de tăiere.

%n cazul cînd curentul 61B9 (312B9) şi tensiunea 32A9 curentul colectorului poate fi calculat conform relaţiei'

% C ( α % E 3 % CB$ (:.)

iar la valorile 3289 curentul colectorului 6 poate atinge valoriconsideraile. /egiunea caracteristicilor de ieşire la conectarea inversă a #oncţiuniicolectorului şi la conectarea directă a #oncţiunii emitorului este numită regiune

activă.

"a valori pozitive nu prea mari ale tensiunii 32 caracteristicile de ieşire securează rusc, iar regiunea valorilor 32B9 şi 312B9 poartă denumirea de regiune

e saturaţie.

!articularitatea principală a regiunii active a caracteristicilor de ieşire înscema 2 este dependenţa slaă a 6 de tensiunea 32.

aracteristicile reale de ieşire ale tranzistoarelor în 2 pot fi descrise deformula'

% C (α % E 3 % CB$ 3 ' CB 4r C (:.0)3nde r este rezistenţa colectorului.

4.2 Caracteristicile statice în conexiune EC.ircuitul cu tranzistorul în conexiune emitor comun este prezentat în

fig.:.4. &tît pentru circuitul de intrare cît şi pentru cel de ieşire orna comunăeste emitorul. ircuitul de intrare este cel al azei, iar circuitul de ieşire $ cel alcolectorului. !entru scema cu 1 parametrii de intrare sunt curentul azei 62 şi

' EB5' CB

' CB($' CB(567

% CBo % E ($

% E (1$m2

% E (#$m2

7 7

% E ("$m2



tensiunea dintre ază şi emitor 321, iar parametrii de ieşire $ curentulcolectorului 6 şi tensiunea dintre colector şi emitor 31.

Fig..#

/c0emă tranzistorului n cone!iunea emitor comun

Caracteristicile de intrare. @amilia caracteristicilor de intrare înconexiunea 1 reprezintă graficile care arată dependenţa tensiunii dintre ază şiemitor de curentul azei, cînd tensiunea dintre colector şi emitor este fixată321 8 f (62) la 31 8 const. &ceastă familie este prezentată în fig.:.:, . !arametrulfamiliei de caracteristici reprezintă tensiunea dintre colector şi emitor.

Caracteristicile de ieşire. @amilia de caracteristici de ieşire atranzistorului în conexiunea 1, care arată dependenţa curentului colectorului detensiunea dintre colector şi emitor la curentul azei fixat, adică 6 8 f (31) la 62 8const, este arătată în fig.:.:, a. !arametrul familiei caracteristicilor este curentul

azei (curentul de intrare). /egiunile de început ale caracteristicilor se întîlnesc înoriginea coordonatelor, deoarece la tensiunea 31 8 9 diferenţa de potenţial la

#oncţiunea colectorului este practic egală cu zero, deci respectiv şi curentulcolectorului este egal cu zero. %n comparaţie cu caracteristicile de ieşire aletranzistorului în conectarea 2, cele în conectare 1 au un ungi de înclinaţiei maimare. &ceasta se datorează unei dependenţi mai mari a coeficientului de transfer acurentului azei de tensiunea 31.

%n scema conexiunii 1 curentul de intrare este curentul 62. eci avemrelaţia'

( ) ( )α α α −+−= 1 4 % 1 4 % % $CB BC (:.4)oeficientul de lîngă 62 se numeşte coe-icient static e trans-er a curentului

bazei şi se notează cu β '

α

α β

−=1

(:.:)

"uînd în consideraţie expresia de mai sus (:.:) vom avea'$CE BC % % % += β (:.;)

% B

' BE

77

' CE

% C



unde ( )β += 1 % % $CB$CE . (:.<)

Fig..

Caracteristicile e intrare *b) ,i ie,ire *a) a tranzistorului n cone!iune EC

urentul 619 trece prin circuitul colectorului la circuitul azei descis(62 8 9) şi reprezintă curentul invers al colectorului n sc0ema EC . Caloareacurentului 619 poate să atingă dimensiuni destul de consideraile.

acă curentul 62 8 - 629, atunci valoarea curentului 6 este minim şi esteegală cu valoarea curentului 629.

in ecuaţia (:.:) se poate de determinat'( )

( )$CB B

$CBC

% %

% %

+

−=β (:.<)

oeficientul β reprezintă un parametru de semnal mare. 1l se determină dinraportul curentul colectorului către curentul azei la aplicarea unei tensiuni inversela #oncţiunea colectorului. %n practică mai des se întîlneşte noţiunea de coe-icientul

i-erenţial e trans-er a curentului bazei, care este egal cu raportul dintre creşteriicurentului colectorului către creşterea curentului azei la aplicarea tensiunii inversela #oncţiunea colectorului'

B

C )i-

%

%

∂

∂=β , la ' C ( const (:.=)

4.3 Cuplarea tranzistorului bipolar n-p-n în CC.ircuitul cu tranzistorul în conexiune colector comun este prezentat în

fig.:.;. &tît pentru circuitul de intrare cît şi pentru cel de ieşire orna comunăeste colectorul. ircuitul de intrare este cel al azei, iar circuitul de ieşire $ cel

al emitorului. !entru scema cu parametrii de intrare sunt curentul azei 6 2

% C % B

5' CE

% B($

% B8$

% B(% CBo 5' BE

' CE ($

' CE (567



şi tensiunea dintre ază şi colector 32, iar parametrii de ieşire $ curentulemitorului 61 şi tensiunea dintre emitor şi colector 31.

Fig..#.1

/c0emă tranzistorului n cone!iunea emitor comun

oeficientul de transfer după curent reprezintă raportul dintre curentulemitorului şi curentul azei'

1 %

% K

B

E % >>=

aracteristica principală a conexiunii în colector comun este valoarearezistenţei de intrare foarte #oasă. atorită rezistenţei de intrare reduse tranzistorulîn conexiunea colector comun este ecivalent unui generator de tensiune care se

scimă neesenţial la variarea rezistenţei de sarcină (ineînţeles pnă cndrezistenţa de sarcină nu depăşeşte cu mult rezistenţa de ieşire a generatorului).

5.Schemele echivalente în T

ale tranzistorului bipolar%n figurile de mai #os sunt arătate scemele ecivalente în * ale tranzistorului

ipolar. %n continuare vom analiza aceste sceme.

% E

% B

' BC

' EC

7

7

% E

% B

% C

' EB ' CB

r E

r C

C C

α % E µ EC ' CB

E

B

C 7

7

7

-

--

r 4 B



a)

b)

c) Fig.6.1

!arametrii fizici ai tranzistorului, care caracterizează funcţionarea lui încurent alternativ sunt α, β, D

2r , r , µ132 ,. &ceşti parametri pot fi calculaţi şi

destul de exact controlaţi în procesul da faricare al tranzistorului. @olosind aceşti parametri se poate de alcătuit scema ecivalentă în * a tranzistorului (fig.;.,a).

!e scema ecivalentă #oncţiunile emitorului şi colectorului suntreprezentate prin rezistenţele diferenţiale r 1 şi r . 1fectul de transfer alcurentului emitorului în circuitul colectorului este arătat prin generatorul decurent ecivalent α 61, unde α 8 f(ω). &cest efect se poate arăta cu a#utorul unui

generator ecivalent de tensiune, conectat în circuitul colectorului. %nsă, la

r C

C C

r 44 B

r 4 B

E C

B

% E % C α % E

r 44 E

r CE

C CE

r 44 E

B

% B % C

β % Br B

E

C



calcule ultima metodă se utilizează mai rar. /eacţia internă negativă dupătensiune, este reflectată de generatorul µ1 32 în circuitul emitorului./ezistenţa azei D

2r este conectată între punctul intern al azei 2E şi contactulextern al azei. apacitatea colectorului şuntează rezistenţa r . apacitatea

emitorului de regulă nu se consideră. 6nfluenţa capacităţii de difuzie a #oncţiuniiemitorului se consideră automat prin dependenţa coeficientului de transfer alcurentului de frecvenţă. apacitatea de arieră şuntează o rezistenţă foarte mică,şi influenţa ei asupra lucrului în game de frecvenţă se manifestă sla.

Scema ecivalentă din fig.;.,a, nu este comodă pentru calcule practice,deoarece conţine două generatoare. %n multe cazuri influenţa generatoruluiµ132 este negli#ată. %nsă o astfel de negli#are nu este întotdeauna ună.Generatorul µ132 se recomandă de a fi înlocuit cu un alt element al scemei,care reflectă, ca şi acesta, reacţia inversă negativă internă a tranzistorului. upă

cum de#a se cunoaşte, reacţia inversă în tranzistor apare pe rezistenţa de volumD

2r . acă vom conecta această rezistenţă în serie cu aşa numita rezistenţă dedifuzie a azei DD

2r , se poate de determinat influenţa tensiunii colectoruluiasupra celei a emitorului ca rezultat al modulaţie grosimii azei şi fărăgeneratorul µ132. &tunci rezistenţa totală a azei tranzistorului r 2 va ficompusă din două componente'

9 9 B

9 B B r r r += (;.)

unde D

2r - rezistenţa de volum a azei, iar DD

2r - rezistenţa de difuzie a azei.

/ezistenţa azeiD

2

r

este determinată de geometria tranzistorului(configuraţia azei în regiunile sale active şi pasive), de rezistivitateamaterialului azei şi rezistenţa contactului azei.

/ezistenţa de difuzie a azei nu depinde de rezistivitatea materialului şi ea poate fi determinată după formula de mai #os'

( )

( )

"

1r

1"

r r E E 9 9 B

β

α

+=

−≈ (;.0)

omponenta de difuzie a rezistenţei azei poate fi destul de mare. eaceea la frecvenţe mici rezistenţa totală a azei r 2 , ca regulă, depăşeşte

considerail valoarea adusă în cataloage a rezistenţei de volum a azeiD

2r .

u consideraţia rezistenţei de difuzie a azei scema ecivalentă în * atranzistorului ipolar arată ca în fig.;.,. /ezistenţele de intrare ale amelor sceme ecivalente treuie să fie egale între ele. eoarece rezistenţa r 2 este maimare decît D

2r , atunci rezistenţa DD

1r din scema ;., treuie să fie mai micădecît rezistenţa r 1 din scema ;.,a. alculele arată că'

"

r r E 9 9 E ≈ (;.4)



Scema ecivalentă a tranzistorului în conexiune 1 se poate de primitdin scema ecivalentă în conexiune 2, scimînd ordinea de conectare acontactelor emitorului şi azei' contactul emitorului se conectează la firulcomun, iar contactul azei $ la intrare. %nsă, o astfel de scemă nu este comodă,

deoarece parametrii generatorului în ea se determină nu din curentulelectrodului de intrare a azei, ci de curentului emitorului. e aceea pentruscema ecivalentă în * pentru conexiunea 1 se construieşte o scemăecivalentă specială arătată în fig.;.,c.

6. Parametrii H ai tran zistoarelor bipolare

!entru a caracteriza funcţionarea tranzistorului ca amplificator, se faceapel la parametrii 0ibrizi *sau parametrii :0;), care se introduc considerîndtranzistorul un cuadripol.

"a intrarea cuadripolului (între aza şi emitorul tranzistorului) s-au notat

tensiunea şi curentul alternativ cu indicele , iar la ieşire (între colector şi



emitor, pentru conexiunea 1) s-a folosit indicele 0, conform fig.<., unde /Seste rezistenţa de sarcină.

Fig..1Cuaripol escris cu parametrii :0;

&legînd în calitate de variaile independente curentul de intrare şitensiunea de ieşire, iar în calitate de mărimi dependente $ tensiunea de intrare şicurentul de ieşire, se poate de oţinut ecuaţiile cuadripolului în sistemul de

parametrii -.

+=

+=

"""1"1"

"1"1111

' 0 % 0 %

' 0 % 0'

∆∆∆

∆∆∆ ()

oeficienţii , 0, 0, 00 reflectă proprietăţile electrice ale

tranzistoarelor în relaţiile cu semnale mici de frecvenţă #oasă în punctul static defuncţionare ales şi se numesc parametrii 0 . 1i pot fi uşor determinaţi, asigurîndregimul de scurcircuit după curent alternativ la ieşire ( $' " =∆ ) şi regimul demers în gol la intrare ( $ % 1 =∆ ). <ezistenţa e intrare cnd la ieşire avem scurtcircuit'

$' "

1

11

"

%

' 0

=

=

∆∆

∆

Coe-icientul e trans-er upă tensiune cnd la intrare avem mers în gol'

$ % "

1

1"

1

'

' 0

=

=

∆∆

∆

Coe-icientul e trans-er upă curent cnd la ieşire asigurăm regim descurtcircuit'

$' 1

"

"1

"

%

% 0

=

=

∆∆

∆

Conuctibilitatea e ie,ire cnd la intrare avem mers în gol'

$ % "

"

""

"

'

% 0

=

=

∆∆

∆

% 1

% "

' 1 '

"' g

</

< g

:0;



!arametrii menţionaţi mai sus se măsoară în' 011 – =Ω]

01" – =aimensional ]

0"1 – =aimensional ]

0"" – =/ ]

"a ridicarea parametrilor 0 asigurăm regimul de funcţionare după curentcontinuu, iar parametrii 0 se măsoară după curent alternativ la valori alesemnalului reduse. !arametrii 0 pot fi determinaţi din caracteristicile statice.

Legătura dintre parametrii „h” şi parametrii echivalenţi.

!entru a arăta legătura dintre parametrii F şi cei ecivalenţi vom prezenta scema ecivalentă tranzistorului ipolar (vezi fig.<.0).

Fig.."

/c0ema ec0ivalentă e conectare n bază comună.

Bază comună: )1* r r 0 B E 11B α −+=

α ≈"1B0

C

B1"B

r

r 0 ≈

C

""Br

10 ≈

Emitor comun:



1)* r r 0 E B11E ++= β >

"1E 10 β β =+≈

r

r 0

C

E >1"E ⋅≈ β

C

>

""E r 0

β

≈

Sistemul de parametrii 0 este irid' unii parametrii 0 se măsoară în regimde mers în gol la intrare, iar alţii $ în regim de scurtcircuit la ieşire.

!arametrii tranzistorului ca cuadripol depind de alegerea punctului staticde funcţionare (după curent continuu), temperatură, frecvenţă şi scema deconectare.

!arametrii 0 necesari pentru calcule practice se pot oţine prin metodagrafico-analitică după caracteristicile statice de intrare şi ieşire. !entrudeterminarea tuturor parametrilor 0 este necesar de avut nu mai puţin decît cîtedouă caracteristici pentru fiecare familie.

7. Trasarea dreptei de sarcină

!entru a trasa dreapta de sarcină analizăm circuitul electric din fig.=..



Fig.?.1

@ie că în circuitul colectorului al tranzistorului conectăm un rezistor de

sarcină / . %n acest caz modificările valorilor curentului colectorului se vor determina nu numai de scimările curentului azei, dar şi de modificareatensiunii dintre colector şi emitor 31. %n timpul lucrului tranzistorului cusarcina tensiunea 31 nu rămîne constantă şi totdeauna este mai mică decît @1+a sursei de alimentare a colectorului 1'

' CE ( E C – % C <C (=.)u creşterea curentului colectorului se măreşte căderea de tensiune pe

rezistenţa sarcinii C C < < % ' C = , iar tensiunea de pe colector se micşorează. Hi

invers, micşorarea valorii curentului colectorului duce la creşterea tensiunii

colectorului. +odificările valorilor tensiunii colectorului influenţează asupracurentului colectorului în mod opus decît asupra curentului azei' dacă suinfluenţa curentului azei curentul colectorului creşte, atunci micşorareatensiunii colectorului în acest timp duce la micşorarea puţină a valorii curentuluicolectorului. /elaţia (<.) poate fi adusă la forma'

C

CE

C

C

C

CE C C

<

'

<

E

<

' E % −=

−= (=.0)

/elaţia (=.0) reprezintă ecuaţia unei linii drepte. "inia dreaptă descrisă deecuaţia (=.0) de oicei se numeşte reaptă e sarcină. !e familia de

caracteristici de ieşire dreapta de sarcină poate fi construită după două puncte(fig.=.0). acă curentul colectorului 6 8 9, atunci 31 8 1. epunînd pe axaasciselor 1, primim punctul & a dreptei de sarcină. %n acest punct tranzistoruleste încis de tensiunea pozitivă ce cade pe ază în raport cu emitorul. &l doilea

punct al dreptei de sarcină îl găsim în dependenţă de 31.epunînd 31 8 9, primim 6 8 1 I / (vezi punctul 2 de pe

caracteristică). reapta dusă prin punctele & şi 2 reprezintă reapta e sarcină

necesară.

% B

% C

% C <C

E C

' CE <C

% C

% B($

% B8$

% B(% CBo



Fig.?."Trasarea reptei e sarcină pe caracteristică

8. Funcţionarea tranzistorului bipolar

în regim de cheie electronică

% C <C

E C

B

2



*ranzistorul ipolar pe larg se utilizează în dispozitive electrice în calitate

de ceie electronică. @uncţia ceii este comutarea şi decomutarea circuituluielectric. atorită particularităţilor sale electrice, adică datorită rezistenţei mici în

starea descisă şi rezistenţei mari în starea încisă, tranzistorul ipolar satisface pe deplin cerinţele înaintate elementelor de ceie. *ranzistoarele ipolare care sunt destinate pentru lucrul în regim de ceie

electronică se numesc tranzistoare c0eie.%n continuare vom prezenta o scemă electrică a unui circuit de comutare

şi o vom analiza. &ceastă scemă este prezentată în fig.>.. %n cadrul eidestingem' un tranzistor, conectat în conexiunea emitor comun, şi douărezistoare / şi / 0 , care sunt amplasate în circuitul azei şi respectiv acolectorului. %n circuitul colectorului este conectată o sursă de tensiune continuă

1.

[email protected]

!recum am menţionat tranzistorul poate să se afle în două stări' descisăşi încisă. acă la intrare aplicăm tensiune negativă continuă, atunci tranzistorulse va afla în regim e tăiere, curentul colectorului ce curege prin rezistorul / 0,este practic egal cu zero, iar tensiunea la ieşire este egală cu tensiunea sursei dealimentare 1, ceea ce corespunde stării nc0ise a c0eii electronice. acă, însăla intrare aplicăm o tensiune pozitivă destul de mare 1 2, atunci prin circuitul

azei va curge un curent egal cu'

1

BE 1 B1 B

<

' E %

−= ,

unde 321 este tensiunea directă dintre ază şi emitor. %n acelaşi timp încircuitul colectorului va curge un curent 6, care creează cădere de tensiune perezistorul / 0. *ensiunea la ieşire va scădea cu valoarea / 06, ceea ce corespunde

stării esc0ise a c0eii electronice.

3E C

<1

<"

% B

%ntrare

%e,ire



*ensiunea de ieşire în starea descisă a ceii electronice poate fideterminată dacă vom construi caracteristica de ieşire 6 (31) la 62 8 62, ce estearătată în fig.>.0. şi vom trasa dreapta de sarcină, ce corespunde rezistorului / 0.e oicei, este necesar ca tensiunea 3ieş să fie cît mai mică şi sla să depindă de

tensiunea de intrare şi rezistenţa / 0. &ceste cerinţe sunt satisfăcute dacă punctulde lucru & se află în regiunea curată a caracteristicii tranzistorului, ceea cecorespunde regimului de saturaţie. &tunci'

' ie, ( ' CEsat

3nde 31sat este tensiunea de saturaţie. e asemenea este nevoie deexistenţa condiţiilor de regim de saturaţie, adică'

β Csat

1 B

% % > ,

unde 6sat este curentul colectorului în regim de saturaţie laC

C Csat

<

E % = .

Fig.@."

Procese de trecere la comutarea tranzistorului.

Sarcina de dezechilibru.

"a utilizarea practică a tranzistoarelor omare importanţă are viteza de comutare, ce condiţionează şi viteza aparaturii încare se foloseşte. Citeza de comutare este condiţionată de procesele deacumulare şi împrăştiere a sarcinii în aza şi colectorul tranzistorului, în

#oncţiunile emitorului şi colectorului.!e fig.>.4, a sunt arătate distriuţia sarcinii în regim de tăiere a

tranzistorului. %n #oncţiunile emitorului şi colectorului se găsesc sarcininecompensate ale atomilor de impurităţi ionizaţi $ donori şi acceptoriJ sarcinade dezeciliru al regimului de tăiere în ază K tăiere poate fi considerată egală cu

zero.

% B1

' CE

' ie,

2

E C

E C 4<"

% C



"a trecerea în regim de saturaţie #oncţiunea emitorului se descide,grosimea #oncţiunii şi sarcina lui necompensată scade, are loc un fel dedescărcare a capacităţii #oncţiunii emitorului. a rezultat al căderii tensiunii pesarcina / 0 (vezi fig.>.) scade tensiunea colectorului, deci se micşorează

grosimea grosimea #oncţiunii colectorului şi a sarcinii în el, adică are locdescărcarea capacităţii #oncţiunii colectorului, se descide #oncţiuneacolectorului şi în regiunea azei pe ază in#ectării electronilor din #oncţiunilecolectorului şi emitorului se acumulează sarcină de dezeciliru de saturaţie K sat

(vezi fig.>.4,).

Fig.@.#

Graficele tensiunilor şi curenţilor tranzistorului în regim

de comutare.%n regimul de comutare tensiunile şi curenţii atît de intrare cîtşi de ieşire vor avea o anumită formă. %n continuare vom analiza aceste forme,reprezentîndu-le pe graficile din fig.>.:.

-

7 7

-

!

-

77

-

!

<egim e tăiere

<egim e saturaţie

Atăiere

A sat A

acumulare

A

A



a)

)

c)

d)

t

t

t

t

' BE

' in – E BE

E BE

i B

% Bir

% BE'

% Binv

E BE 4 < B

*' in – E BE ) 4 < B

iC

% Csat

% CB'

E CE 4 <C

B

A sat

t reţ

t cre,

t mpr



Fig.@.

"a intrare se aplică un impuls de tensiune directă 3 in, în acelaşi timptensiunea azei este egală cu 3in $ 121 , ea este depusă pe fig.>.:,a cu săgeata însus. *ensiunea inversă, egală cu 121 este ară tată tot în această figură, dar cusensul invers (săgeata în #os).

Graficul curentului de intrare este arătat pe fig.>.:, . +ărimea impulsuluicurentului direct al azei 62dir se determină de rezistorul / care se alege de ovaloare puţin mai mare decît rezistenţa #oncţiunii emitorului'

1

BE in Bir

<

E ' %

−≈ .

upă comutarea #oncţiunii emitorului în direcţia inversă curentul #oncţiunii, ca şi în diodă, are la început o valoare mare, limitată doar derezistenţa / 2.

1

BE Binv

<

E % = .

!e parcursul împrăştierii sarcinii, rezistenţa inversă a #oncţiunii emitoruluicreşte şi curentul azei tinde la valoarea 6213.

"a forma dreptungiulară a impulsului curentului de intrare i2 impulsulcurentului de ieşire i (vezi fig.>.:, c) apare cu o reţinere în timp t reţ, care se

determină în mare parte de viteza de creştere tensiunii #oncţiunii emitorului, caredepinde de capacitatea #oncţiunii şi de curentul direct al azei.upă ce tranzistorul va trece din regimul de tăiere în regim activ, curentul

colectorului începe permanent să crească, atingînd valoarea determinată întimpul tcreştere. &cest timp este determinat de viteza de acumulare a sarcinii în

ază şi viteza descărcării capacităţii colectorului. %n aşa fel, timpul total decomutare al tranzistorului constă din timpul de reţinere şi timpul de creştere'

t com ( t reţ 3 t cre,.

!ractic acest timp poate avea valori de la cîteva nanosecunde pînă la

cîteva microsecunde.!rocesul de acumulare şi împrăştiere a sarcinii azei L2 la comutareatranzistorului este arătat în fig.>.:, d. &cumularea sarcinii în ază se începedupă timpul de reţinere treţ, şi sarcina în timpul tcreştere atinge valoarea L2 8 Kactiv.%n continuare ca rezulta al scăderii tensiunii colectorului, #oncţiunea colectoruluise descide şi se începe in#ectarea sarcinilor în ază. Sarcina azei din noucreşte, atingînd valoarea impulsului de intrare B ( A sat .



9 . Funcţionarea tranzistoarelor bipolare

la frecvenţe înalte

omportarea tranzistorului ipolar la frecvenţe înalte s-ar putea studiafolosind parametrii M-, însă aceasta metodă de studiere dispune de un dezavanta#enorm, deoarece este o descriere pur matematică. e aceea este nevoie de adispune de un circuit ecivalent care să poată pună în evidenţă toate fenomenele

fizice din tranzistor, atît pentru frecvenţe #oase cît şi pentru cele înalte.%n fig.?.. este prezentată sc0ema circuitului ec0ivalent iacoletto+ pentru

frecvenţe înalte pentru un tranzistor ipolar montat în conexiunea 2. &nalizînd desenul din figura prezentată putem distinge trei regiuni'regiunea 6 corespunde #oncţiunii emitor-ază, care fiind direct polarizată poatefi ecivalentă cu o rezistenţă r 21, de cteva sute de Ω în paralel cu o capacitate21, de ordinul a sute de p@ (capacitate de difuzie). /egiunea 66 modelează fenomenul de transport al purtătorilor prin ază,cu a#utorul generatorului de curent gm312 şi al rezistenţei r 1 (de ordinul a zecide N Ω), ce corespunde difuziei purtătorilor de la emitor spre colector. *otodată,rezistenţa r 22 este rezistenţa extrinsecă a azei (aza inactivă) şi este în #ur de99 Ω.

Fig.D.1Circuitul ec0ivalent iacoletto



/egiunea 666 reprezintă #oncţiunea colector-ază (invers polarizată), carese înlocuieşte cu o rezistenţă r 2 de valoare mare (de ordinul +Ω) şi cucapacitatea 2 de ordinul a cţiva p@ (capacitatea de arieră).

!unctul 2 corespunde regiunii active a azei şi este logic ca generatorul

de curent să depindă doar de căderea de tensiune dintre emitor şi aza activă(312). oeficientul de proporţionalitate gm se numeşte panta tranzistorului şi sedefineşte ca raportul dintre creşterea infinitezimală a curentului de colector şicreşterea infinitezimală a tensiunii ază-emitor care o generează, celelaltemărimi fiind constante. &şadar'

C

BE

C m %

T

e

'

% g ⋅=

∂

∂=

şi se poate demonstra că' B"1 BE m 0r g =

%n fine, pentru ca circuitul să fie complet s-au mai figurat şi capacităţile parazite dintre terminale (care sunt exterioare capsulei), şi anume 1, 2 şi12. &cestea sunt de ordinul a -: p@, deci intervin în calcul doar la frecvenţefoarte înalte şi din acest motiv de cele mai multe ori se pot negli#a. emenţionat că exceptnd r 2 şi r 12 care o variaţie mică, ceilalţi parametri aicircuitului Giacoletto propriu-zis depind puternic de punctul de funcţionarestatic(de exemplu r 2 scade cu 6, iar 21 creşte cu 6).



10. Parametrii de bază ai

tranzistorului KT – 616 A

*ranzistor ipolar O* $ <<, faricat prin metoda epitaxial $ planară de tip

n-p-n, este un tranzistor de comutare. Se foloseşte în scemele de comutaţie.

Parametrii electrici ai tranzistorului KT - 616A:

*ensiunea de saturaţie între colector şi emitor la 6 8 9,; &, 62 8 9,9; & numai mare de $+ 7.

*ensiunea de saturaţie între ază şi emitor la 6 8 9,; &, 62 8 9,9; & nu maimare de " 7 .

oeficientul static de transfer al curentului în scema 1 la 31 8 C ,

61 8 9,; & nu mai mic de $.

apacitatea #oncţiunii colectorului la 329 8 9 C, nu mai mare de 16 pF.

apacitatea #oncţiunii emitorului la 3129 8 9 C, nu mai mare de 6$ pF.

urentul invers al emitorului la 3129 8 : C nu mai mare de 16 µ 2.

urentul invers al colectorului la 31 8 09 C, / 12 8 9 O Ω nu mai mare de16 µ 2.

Parametrii electrici maxim admisibiliai tranzistorului KT - 616A:

*ensiunea permanentă dintre colector $ emitor la / 12 8 9 O Ω: 20 7.

*ensiunea permanentă dintre emitor $ ază' 7 . *ensiunea permanentă dintre colector $ ază' "$ 7.

6ntensitatea curentului colectorului' $$ m2.

!uterea permanentă disipată'

la * 8 044O $ 0?>O . . . . . . . . . $+# &



la * 8 4;>O . . . . . . . . . . . . . . . . $+"6 &

*emperatura #oncţiunii de "# K.

*emperatura mediului încon#urător de la "## pînă la #6@ K.

11.Utilizarea tranzistorului bipolarKT – 616

în scheme electronice. *ranzistorul ipolar O* $ << se utilizează pe larg în sceme de comutare.Coi prezenta mai #os o parte din circuitul în care se utilizează tranzistorul ipolar

KT – 1 . esta este un circuit de comutare a intrărilor. %n acest circuit el esteutilizat ca tranzistor de clasa &'

7T1

KT12

7T"

KT12

7T#

KT12

7T

KT12

<11

@"$ <1"

@"$

<1#

@"$

<1

@"$

G1 G" G# G

367

5 67



12. Bibliografie. PQRT U.V. FWRXYZ[\TT]X ^[_\[] $ `.'WTX[b, ?==.

0. ZX^TXTY\ .. FT\h] ZX\[ Z[TZ\[\h $ `.'WTX[b, ?==.4. jWRXYZ[\TT]X [_\[]k \ [XYX .. qYT:. .U. UT\[\h jWRXYZ[\TT]X [_\[]k.

;. j\k, I>?.

Un nou portal informaţional!

Dacă deţii informaţie interesantă si doreşti să te imparţi cu noi atunci scrie la adresa de e-mail : [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

Tranzistorul Bipolar KT – 616

Documents

Transcript of Tranzistorul Bipolar KT – 616