Bipolární tranzistor

n-Si …emitor

p-Si … báze

n-Si … kolektorn + -Si

E … emitorovýkontakt

B … kontaktbáze

kolektorovýkontakt … C

SiO 2

řez strukturou projednorozměrný model

Zjednodušený jednorozměrný model

nemitor

pbáze

nkolektor

E C

B

Struktura bipolárního tranzistoru opakování z přednášek

Verze ze dne 26.03.2003

UBE

UBC

UCE

IC

IE

IB

Normální aktivní režim náhradní model

UCE

přechod CB - zavřen

=>

UBE

UBC

IC

IE

IB

++

+

přechod EB - otevřen

=>UBE

+ UCE

++UBC

IC

I E

IB

=

+

UBE

UCE

IC

IE

IB

Normální aktivní režim, NPN, SE, ss pr. bod

přechod CB - zavřen

přechod EB - otevřen

U BE

UCE

++

IC

IE

IB

0,6 V

50 uA 5 mA

h21 = 100

5 mA

10 V 10 V

50 uA

NPN

50 uA

0,6 V

UCE

IC

U BE

IB

Příklad pracovního bodu:UBE = 0,6 VIB = 50 uAh21 = 100UCE = 10 VIC = h21*IB = 5mA

=

Pro IB >0 a UCE > 0 Pro UCE > UCES

REŽIMY ČINNOSTI TRANZISTORUopakování z přednášek

UCE

IC

IB = 0

IB

UBC = 0hranice režimu

saturace

režim závěrnýUBE < 0, UBC < 0

UBE = 0hranice závěrného

režimu

režim saturaceUBE > 0, UBC > 0

režim aktivní normálníUBE > 0, UBC < 0

Charakteristiky bipolárního tranzistorutranzistor NPN, zapojení SE (opakování z přednášek)

výstupníproudová převodní

zpětnávstupní

UCE > 0,5 V

IB [A]

IB

UBE [mV]

UCE = 0

UCE > 5 V

UCE [V]

IC [mA]

IB [A]

konstUBC CEIfI )( konstICEC B

UfI )(

konstUBEB CEUfI )(

konstICEBE BUfU )(

+ UN

RC

RB

IC

IE

IB

UBE

UBC

UCE

U1

Tranzistor NPN v zapojení SE, nastaveni ss pracovního bodu

Obvod TR1.

TR1. Tranzistor NPN v zapojení SE, NAR, ss pracovní bod

+ UN

RC

RB

IC

IE

IB

UBE

UBC

UCE

U1

U BE

IB

C. grafické řešení

UCE

IC

UBE = U1 - IB * RB

U1

U1/RB

UCE = UN - IC * RC

UN

UN/RC

A. pomocí rovnic1.

UBE = 0,7 V

IC = IB * h21

U1 = IB * RB + UBE

UN = IC * RC + UCEB. logikaV obvodu si postupně doplńujeme hodnoty R,U,IZáklad - Ohmúv zákon I = U/R

Příklad 1A.Dáno: UN = 15 V, U1 = 5,7 V, h21 = 200, UCE = 8 V, IC = 5 mAUrčete: RB, RC

Příklad 1B.Dáno: UN = 20 V, U1 =10,7 V, h21 = 100, RB = 1MO, RC = 1kOUrčete: UCE, IC, IB

Příklad 1C.Dáno: UN = 20 V, U1 =20 V, h21 = 500, RB = 1 MO, RC = 2,2 kOUrčete: UCE, IC, IB

Příklad 1D.Dáno: UN = 20 V, U1 =20 V, h21 = 500, RC = 2,2 kOUrčete: RB, aby tranzistor pracoval v NAR

Příklady

ŘešeníŘešení 1A:RC = (UN - UCE) / IC = (15 – 8) / 5 kO = 1,4 kOIB = IC / h21 = 5/200 mA = 25 uARB = (U1 – UBE) / IB = (5,7 – 0,7) / 0,025 kO = 200 kO

Řešení 1B:IB = (U1 – UBE) / RB = (10,7 – 0,7) / 1 uA = 10 uAIC = IB * h21 = 10 * 100 uA = 1 mAUCE = UN – IC * RC = 20 – 1*1 V = 19 V

Řešení 1C:IB = (U1 – UBE) / RB = (20 – 0,7) / 1 uA = 19,3 uA = 20 uAIC = IB * h21 = 0.02 * 500 uA = 10 mAUCE = UN – IC * RC = 20 – 10 * 2,2 = 20-22 V = -2 VPOZOR !! UCE < UCES V ..... TRANZISTOR PRACUJE V SATURACI !!!zvolíme UCE = UCES = 0,2 VIC = (UN - UCES) / RC = (20 - 0,2) / 2,2 mA = 9 mA

Řešení 1D:UBE <= UCEU1 – IB * RB <= UN – IB * h21 * RCRB >= (U1 – UN)/IB + h21 * RCRB >= h21 * RCRB >= 1,1 MO

Vyzkoušejte si v Excelu (TR1.XLS)+ UN

RC

RB

IC

IE

IB

UBE

UBC

UCE

U1Vyzkoušejte si, jak se mění pracovní bod na paramtrech obvoduMěńte jen žutá políčkaUN 10 VRC 1 kOhm zatěž. př. 1kOhmRB 0,22 MOhmH21 200 Ic pro Ib = 42 uAUCES 0,2 VUBE 0,7 V

ICMAX 9,80 mAU1 10 V

IB 42,27 uAIC 8,45 mAUCE 1,55 VURC 8,45 V

Výstupní chrakteristika

1,58,5

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12

Uce [V]

Ice

[mA

]

zatěž. př. 1kOhm Ic pro Ib = 42 uA Uces

Opakování

U1

R

UD

ID

I

U2RZ

IZ

Navrhněte stabilizátor se stabilizační diodou, kdeU1ss = 15 V, u1str = +- 5VRzmin = 0 ,Rzmax = 1kOD: Uz = 10V, rd = 1O, Izmax = 50 mA

Určete: Stabilizační činitel pro Rz = 500 OVýkonové zatížení všech součástek

Verze ze dne 26.03.2003

Nakreslete zapojení hradla OR pomocí diod. Vstupní napětí U1 a U2 je 0V a 5V, zatěžovací odpor je 1kO. Vypočtěte napětí a proudy pro všechny možné kombinace vstupních napětí.

Obvod TR1

• Musíte dokonale porozumět tomuto obvodu• Výpočet jednoho příkladu je 2 minuty.• Pokud vám výpočet trvá déle, opakujte• Nejlépe si zapamatujete, při opakování

– za 2 dny– za 7 dni– za měsíc

• Pokud nejdete chybu, nebo Vám nebude něco jasné, pište trunky@trunky.cz