Sveuilite J.J. Strossmayera Elektrotehniki fakultet Osijek Kneza Trpimira 2b 31000 Osijek STRUNI STUDIJ v 1.2 Odgovori na pitanja iz kolegija OSNOVE ELEKTRONIKE NASTAVNIK: Mr.sc. Slavko RUPI 2Ispitna pitanja iz kolegija OSNOVE ELEKTRONIKE 1. P i N tipovi poluvodia. 2. PN spoj pod djelovanjem napona. 3. Karakteristike PN diode. 4. Spoj sa PN diodom - statika i dinamika. 5. PNP i NPN spoj poluvodia - bipolarni tranzistor (BT).6. Karakteristikebipolarnih tranzistora (ulazna i izlazne). 7. Pojaalo sa BT u spoju zajednikog emitera - statika i dinamika. 8. Pojaalo sa BT u spoju zajednikog kolektora - statika i dinamika. 9. Pojaalo sa BT u spoju zajednike baze-statika i dinamika.10. Emiterska degeneracija. 11. Ogranienja u radu tranzistora. 12. Odabir poloaja statike radne toke BT. 13. FET i MOSFET - izvedba i vrste. 14. Pojaalo sa FET u spoju zajednikog uvoda (source-a)statika i dinamika. 15. Vrste pojaala i njihove karakteristike - strujna, naponska, otporna istrminska. 16. Pojaala snage. 17. Pojaala snage klase A. 18. Pojaala snage klase B. 19. Vrste povratne veze, primjer i svojstva NPV. 20. Operacijsko pojaalo (OP)- idealno i realno.21. Invertirajue i neinvertirajue pojaalo s OP.22. Sumator s OP uz invertiranje i bez invertiranja. 23. Integrator i derivator s OP. 24. Logaritamsko i eksponencijalno pojaalo s OP. 25. RC i LC sklopovi integratora i derivatora. 26. Diodni sklopovi za oblikovanje valnog oblika. 27. Bistabilni multivibrator, Schmitov bistabil 28. Monostabilni multivibrator. 29. Astabilni multivibrator.30. Millerov integrator. 31. Familije (MOSFET,CMOS,TTL,DTL,RTL,DL) 32. Otpori, kondenzatori, otpornici 33. Kaskadni spojevi pojaala (Darlingtov spoj) 34. Analiza na VF Giacolett-ov model i Millerov torem 35. Podruija rada BT 36. Ebers-Mollov model BT 37. Diferencijalno pojaalo 38. A/D i D/A sklopovi 3ODGOVORI: 1.P i N tipovi poluvodia Razlikujemo dva tipa poluvodia:-Poluvodii N-tipa. Taj tip poluvodia nastaje kad se poluvodi oneisti ili dozirapeterovalantnim neistoama, meu koje spadaju duik (N), fosfor (P) arsen (As) i antimon (Sb).etiri elektrona peterovalentnog elementa neistoe udruena su u valentne veze sa etiri susjedna germanijeva atoma. Peti elektron vezan je uz svoj atom jedino elektrostatskom privlanom silom Coulombovog tipa. Budui da su energije ionizacije niske, ve e i kod temperature od oko-150C na vieveina neistoa biti ionizirana to znai davena vrlo niskim temperaturama e praktiki svi elektroni koji potjeu od atoma neistoa biti u vodljivom pojasu i slobodno se gibati kroz kristal. Petovalentne neistoedaju elektrone u vodljivi pojas, pa se zbog toga nazivaju donorske neistoe. Ionzirani donor ima pozitivan naboj.Koncentracija upljina bit e puno manja od koncentracije elektrona pa e veinski ili majoritetni nosioci bili elektroni, a upljine e biti manjinski ili minoritetni nosioci. Poluvodi kome su dodane peterovalentne ili donorske neistoe naziva se poluvodi N-tipa, zbog toga to su u njemu majoritetni nosioci elektroni, estice negativnog naboja. Dijagram energetskih pojasa poluvodia N-tipa U dijagramu energetskih pojasa prisustvo donorskih neistoa ima za posljedicunastajanje dodatnog energetskog nivoa unutar zabranjenog pojasa, i to pri njegvom vrhu. Taj nivo se naziva donorski nivo ED. Razlog zbog kojega donorski nivo mora leati uz vrh zabranjenog pojasa slijedi automatski iz injenice, da je za prebacivanje elektrona vezanih uz donorske atome u vodljivi pojas potreban vrlo mali iznos energije Uslijed razbijanja valentnih veza postoje i upljine u valentnom pojasu, to je takoer prikazano na slici. 4 - Poluvodii P-tipa. Taj tip poluvodia nastaje kad se poluvodi oneisti ili dozira, trovalentmim neistoama, meu koje spadaju bor (B), aluminij (Al), galij (Ga) i indij (In).Trovalentnoj neistoi nedostaje jedan elektron da kompletira valentnu vezu. Ona se kompletira nataj nain da je popuni valentni elektron iz neke susjedne veze, ime se proces nastavlja. Budui da trovalentne neistoe kompletiraju valentne veze primajui elektrone iz valentnog pojasa, nazivaju se akceptorske neistoe. Energije ionizacije akceptorskih neistoa su vrlo male i lee u istom intervalu energija kao i za donorske neistoe. Kao i u poluvodiu N-tipa i u P-tipu postoji razbijanje valentnih veza, iji je intenzitet odreen temperaturom. U poluvodiu P-tipa su pozitivne upljine majoritetni nosioci, odatle i naziv P-tip, a elektroni su minoritetni nosioci. Akceptorske neistoe uvode u dijagram energetskih pojasa dodatni akceptorski nivo EA , koji lei unutar zabranjenog pojasa. Budui da se akceptorske neistoe lako ioniziraju primajui elektrone iz valentnog pojasa, mora akceptorski nivo le-ati pri dnu zabranjenog pojasa. Akceptorski atom primajui elektron postaje negativan ion. Na taj nain se stvara upljina u valentnom pojasu,pase moe takoer rei da akceptorski atom vezuje upljinu, a ionizacijom je daje u valentni pojas. Ostalo: Intrinsini poluvodi (ist) je poluvodi ija se kristalna reetka sastoji samo od atoma jednog elementa,bez ikakvih primjesa. Ekstinsini poluvodi (primjesni) je poluvodi kod kojeg elektrika svojstva (u prvom redu elektrika vodljivost) ovise o prisustvu nekog stranog elementa. Razbijanje kovalentne veze je proces u kojem se elektron iz valentnog pojasaprebaci u vodljivi pojas jer pri temperaturi veoj od 0K postoji vjerojatnost da valentna veza zahvati kvant energije GE f h > koji potjee od vibracije kristalne reetke koja nastaje pri gibanju elektrona ili upljina kroz kristalnu reetku. DOPIRANJE jepostupak namjernog ubacivanja neistoa u kristalnu reetkuatoma. 5Ubacivanje 3-valentne (za P-tip) ili 5-valentne neistoe (za N-tip).U kristalnu reetku ubacujemo od 1210 do 1510atoma neistoa u 13 cm .DEGENERIRANI POLUVODI- je poluvodi koji sadri 1810 53 cmili vie atoma neistoa. Ilustacija nastajanja parova nosilaca udijagramu energetskih pojasa DONORI su atomi koji donirajuelektron.To su najee slijedeielementi:duik,fosfor,antimon i arsen. Donorski atom AKCEPTORI su atomi koji primajuelektron i postaju negativni ion. Na taj nain stvaraju upljinu u valentnom pojasu. To su najee slijedeielementi:bor,aluminij,indij i galij. Akceptorski atom Shematski prikaz projekcije modela kristalne reetke intrisinog Ge ili Si na konanoj temperaturi s ilustracijom rezbijanja kovalentne veze Poloaj Fermijevog nivoa u poluvodiu N-tipa i P-tipa 6 0p - ravnotena koncetracija upljina 0n - ravnotena koncetracija elektrona N-tip: -velika koncentracija elektrona u vodljivom pojasu -malakoncentracija upljina u valentnom pojasu Fermijeva energija je blie vodljivom pojasu u kojem se nalazi velik broj elektrona. P-tip: -malakoncentracija upljina u vodljivom pojasu -velika koncentracija elektrona u valentnom pojasu Fermijeva energija je blie valentnom pojasu u kojem se nalazi velik broj uljina.

72.PN spoj pod djelovanjem napona a) propusna polarizacija Potenijalna barijera postaje manja u odnosu na ravnateno stanje. Zbog toga se u sluaju kad je plus pol vanjskog napona prikljuen na P-tip difuzija veinskih nosilaca olakava, pa e doi do pojaane injekcije elektrona na P-stranu i upljina na N-stranu. To e imati za posljedicu znatan porast difuzionih struja IDN i IDP,koje se meusobno potpomau. Veinski nosioci koji mogu difundirati preko barijere oznaeni su rafifanim povrinama. Za struje manjinskih nosilaca ISNi, ISP se nije nita promijenilo u odnosu na ravnoteno stanje, jer za njih barijera ne postoji. Struje IDNf i IDP e prevladati struje ISN i ISP i struja kroz P-N spoj e tei. Lako je zakljuiti da e struja biti to vea to je potencijalna barijeramanja. Ukupni napon na P-N barijeri je UT0T i on je jednak sumi kontaktnog potencijala i vanjskog napona.U U UK TOT+ =(1.) N-stranajeuzetazareferentnu,paUT0TznaiukupninaponP-stranepremaN-strani.Kontaktni potencijal je negativan, pa napon UT0T postaje iznosom manji ukoliko je vanjski napon U pozitivan, tj. ako je plus pol napona U prikljuen na P-stranu. Budui da je uz takvu polarizaciju barijera smanjena, 8nazivasetapolarizacijapropusnapolarizacijaP-Nspoja.Openiti)sezastrujupropusne polarizacije moe pisati: S D SP SN DP DNI I I I I I I = + =Za sada se jo ne moe rei kakva e biti ovisnost struje o prikljuenom naponu, ali je oito da e ona biti to vea to je napon propusne polarizacije vii. U dijagramu energetskih pojasa se prikljuak vanjskog napona U manifestira kao dislokacija energetskih nivoa P-strane za iznos - qU.Prema tome, Fermijevi nivoi P i N strane nisu vie isti, nego meusobno pomaknuti za spomenuti iznos. Uz propusnu polarizaciju dolazi do pojaanog ubacivanja veinskih nosilaca preko barijere, koji prelaze na onu stranu gdje predstavljaju anjinske nosioce, pa se taj proces naziva injekcija minoritetnih ili manjinskih ncsilaca. On predstavlja osnovu rada P-N dioda i tranzistora. b) reverzna polarizacija 9U sluaju da je minus pol vanjskog napona prikljuen na P-stranu, potencijalna barijera bit e vea, tj. napon UTOT postaje iznosom vii.Za UTOT opet vrijedi relacija (1.). Iz dijagrama energetskih pojasa je oito da e zbog visine potencijalne barijere difuzija veinskih nosilaca preko barijere biti praktiki onemoguena. Postojat e samo struja manjinskih nosilaca, koja je vrlo mala i koja kao to se vidi ne ovisi o naponu. Budui da uz takvu polarizaciju postoji samo mala struja manjinskih nosilaca, naziva se ta polarizacija reverzna ili nepropusna polarizacija P-N spoja. Za struju P-N spoja vrijedi sada relacija: S SP SNI I I I = =Budui da struja reverzne polarizacije ne ovisi o naponu, naziva se reverzna struja zasienja. U danom prikazu pretpostavljeno je da se sav pad napona odigrava na P-N barijeri, tj. da nema pada napona du elektriki neutralnih dijelova poluvodia P- i N-tipa koji se nadovezuju na barijeru. U prikazu energetskih pojasa to se oituje na taj nain da su pojasi P- i N-podruja van barijere horizontalni. U sluaju nepropusne polarizacije zbog vrlo male struje ta je tvrdnja praktiki sasvim tona. Za orijentaciju jevano znati da se potencijalna barijera nikada ne moe u potpunosti eliminirati, to bi slijedilo iz jednadbe (1.), ako je U > -UK. Spomenuta jednadba ne vodi rauna o padovima napona izvan barijere, do kojih dolazi kod viih napona propusne polarizacije. Fermijeva energija je energija ijaje vjerojatnost zaposjedanja 50%. Zaposjedanje ovisi o koncentraciji neistoa. Nema donorski niti akceptorski efekt. 103. Karakteristike PN diode PN dioda je element koji se sastoji od jednog PN spoja. Izrauje se od kristala germanija i silicija. Izvod povezan s P-tipom je anoda (A),a izvod povezan sa N-tipom je katoda (K) Ovaj elementje tipinan primjer nelinearnog dvopola.Dioda ima svojstvo da ne vodi struju u oba smjera jednako.Ukoliko je dioda prikljuena u el.krug tako da je anoda pozitivnija od katode,kroz diodu e prolaziti struja (kaemo da je dioda propusno polarizovana). U sluaju obrnutog prikljuka (zaporna polarizacija) kroz diodu e tei zanemarivo mala struja.Nejednako voenje struje u diodi u odnosu na polaritet prikljuenog napona je osnovnakarakteristika diode. Ovaj elementje tipinan primjer nelinearnog dvopola. Karakteristika pn-diode moe se u statikim uvjetima rada dobro opisati poznatomShockley-evom diodnom jednadbom: ) 1 (exp =TDS DU mUI Igdje je: DI... struja kroz diodu BU... napon na diodi SI ...reverzna struja zasienja (saturacije) Struja koja prolazi kroz diodu kada je nepropusnopolariziramo. TU... naponski ekvivalent temperature qT kUT=( mV UTSi25 = ), ili temperaturna ovisnost pn diode. To nije pravi napon iako se mjeri u voltima jer je jedina varijabla temperatura T (Kelvin) dok je k Boltzmannova konstanta i q naboj elektrona (takoe konstanta)

m... koeficijent ovisan o iznosu struje kroz diodu; kod silicijevih pn-dioda kod malih i velikih struja m=2, a kod srednjih struja m =1.Raspisivanjem naponskog temperaturnog ekvivalenta jednadbu moemo zapisati: ) 1 (exp =T kqUI IS D Shockley-eva jednadba dobro opisuje I-U karakteristiku realnih PN dioda, a takoer i ulazne karakteristike bipolarnih tranzistora, posebno kada se moe zanemariti utjecaj Earlveva efekta na ulazne karakteristike. I-U karakteristike pokazuju kako se mijenja struja neke elektrode u ovisnosti o naponu te iste ili neke druge elektrode. Zapornom polarizacijom ostvaruje se izmeu dvaju vodljivih podruja p i n nevodljivo podruje prostornog naboja. Karakteristike realne diode: Karakteristini naponi: TU -napon praga BRU -napon proboja Porastom temperature pucaju kovalentne veze stoga raste struja kroz diodu. Razlika napona praga silicijske i germanijumske diode je posljedica razliite irine zabranjenog pojasa ( iri kod Si za 0.3eV) 11Lavinski proboj Kodirihbarijeramanjinski (mirioritetni)nosiocikoji slobodnoprolazeprekobarijere mogukodveihjakostipolja zadobitidovoljnebrzinedaraz-bijajuvalentnevezeunutar barijere. Na taj nain se stvaraju dodatniparovielek-tron-upljina,kojidoprinoseporastu struje.Tajprobojsenaziva lavinskiproboj.Pojedini nosiocimogupostiiivee energije,odnosnobrzine,pa kadaenergijanosiocaprijee2 eV(usiliciju),onajedovoljna da razbije valentnu vezu i stvori parelektron-upljina.Vaan teoretskiparametarlavinskog proboja,pomoukojegase odreuje probojni napon UPR, je tzv.ionizacioni koeficijentai. Ondaje prosjenibroj parovaelektron-upljina,stvorenihodjednog elektronailiupljinenaputuod1cm..Efikasnostionizacije,atimeistrujaupodrujulavinske multiplikacije, biti e to vei to je kod neke odreene diode vii napon, jer su i jakost polja i put du koga se ionizacija obavlja, tj. irina P-N barijere vei. FaktorlavinskemultiplikacijeMdefiniranjekaokvocijentbrojaelektronailiupljinakojiprou kroz barijeru kad postoji multiplikacija naprema broju elektrona ili upljina koji kroz barijeruprou kad nema multiplikacije, kod niih napona. Kako je kvocijent broja nosilaca u isto vrijeme i kvocijent struja, vrijedi relacija: Iss IM'=gdje je I's reverznastruja kod viih napona kad postoji multiplikacija, a Is rever-zna struja kod niih napona kad multiplikacije nosilaca nema.. 12 Zenerov proboj Vrijednost napona UPR kod kojeg dolazi do praktiki skokovitog porasta struje naziva se probojni napon, a pojave koje dovode do toga objanjavaju se svojstvima, odnosno probojem P-N barijere. Kodvrlouskihbarijera,kojese dobivajuvrlojakimoneienjem poluvodia Pi N-tipa, moe doi dotuneliranjavalentnih elektronakrozbarijeru.Tapojava se,objanjavavalnomprirodom elektrona.Efektjeubitiistikao kodtuneliranjaelektronakroz potencijalnubarijerunagranici metal-vakuum,dokojegdolazi kadnapovrinimetaladjeluje vrlojakopolje.Dabielektroniiz valentnogpojasaP-strane tunelirali u vodljivi pojas N-strane morajupostojatislobodni energetskinivoinaistomnivou energije koji elektroni imaju na P-straniprijetuneliranja. Vjerojatnosttunelira-njaebitito vea to je duina x0, kroz koju elektron mora protunelirati,manja. Proboj takvog tipa naziva se kod poluvodia Zenerov proboj. Zakljuno se moe rei da kod dioda iji je probojni napon manji od 5 V dominira Zenerov efekt, a kod dioda iji je probojni napon vei od 8 V dominira la-vinski efekt. U intervalu probojnih napona od5do8Vobamehanizmadjelujuuznaajnijojmjerisimultano. 13 Modeli idealne diode: -Idealna dioda najvanija karakteristika idealne diode je davodi pri 0V SIMBOL IDEALNE DIODE -Konstantni pad napona da bi dioda provela treba napon vei od napona praga (U ) -Baterija + otpor 144. Spoj s PN diodom statika, dinamika Strujni krug s pn diodom i s istosmjernim i izmjeninim naponskim izvorom STATIKA: Pri statikoj analizi promatramo istosmjerne napone i struje elei odediti statiku radnu toku (Q) pn diode.Izmjeniniizvorpristatikojanalizipredstavljakratakspojdokkondenzatorprekidstrujnog kruga. DQI -istosmjerna struja koja tee kroz diodu u SRT DQU - istosmjerni napon na diodi u SRT Ova dva parametra zajedno ine stariku radnu toku pn diode: ) , (DQ DQU I Q Poznatiparametri: SI -strujazasienja(saturacije), GU -iznosistosmjernognapona,m-koeficijent ovisan o iznosu struje kroz diodu (m =1), TU - naponski ekvivalent temperature Traimo: Q-statiku radnu toku diode (struju i napon na diodi) ANALITIKI: Koristiemo Schokley-jevu jednadbu: ) 1 (exp =TDS DU mUI IIIkirchoffovzakon(jednadbastrujnogkruga) predstavlja jednadbu statikog radnog pravaca: O U R I UD G R G= ) ( ...(1) Kako je struja kroz otpornik ujedno i struja kroz diodu (D RI I = )jednadba SRP je: O U R I UD G D G= ) ( 15GRAFIKI: Na I-U diagramu prvo emo ucrtati Shokley-jevu diodnu jedadbu. Zatim emo ucrtati statiki radni pravac. Vrijednost napona na diodi DUdobiemo tako to emo pretpostaviti iz (1) da je0 =DIte dobiti da je D GU U =zatim tu vrijenost ucrtati na apcisu I-U diagrama. Vrijednostnaordinatiistogdijagramajestrujakrozdiodukojuemodobitiiz(1)takoda pretpostavimo da je0 =DUiz egaproizilazi da je GGDRUI = . DINAMIKA: Pri visokim frekvencijama u dinamikoj analizi diodu mjenjamo modelom (otpornikom dr ) Dinamikiotpordiodedobiemotakotoprvoodredimo SRTdiode.ZatimucrtamotangenunaShokley-jevu jednadbuuSRT.Vrijednostkotangensanagibatangente je isti vrijenosti dinamikog otpora diode. 16 Vrijednost dinamikog otpora moemo zapisati: Dinamiki otpor se mjenja s promjenom SRT. tMGU t Ug sin ) ( = | | VD D Dr i u =t I t idm D sin ) ( = t U t udm D sin ) ( = DQTS DQTQdIUI IU mIUr ~+=AA=17 5.PNP i NPN spoj poluvodia BT PNP spojNPN spoj Podruja na krajevima jesu emiter (E) i kolektor (C), a u sredini baza (B). Obino je emiter najjae dopiran, baza je najtanja, a kolektor najmasivnji. Ako se svaki zaporni sloj prikae simbolom diode, raspored zapornih slojeva je: Primjena prvog Kirchhoffova zakona daje: UBE = 0,7 u veini sluajeva Upravljaki(ulazni)strujnikrugobuhvaa elektrode,bazuiemiter,aradni(izlazni) kolektoriemiter.Dabiteklastruja,potrebna je propusna polarizacija bazno-emiterske barijere. Uemiterun-p-ntranzistoraveinskinosiocisuelektroniigibajuseprekopropusno polarizirane barijere B-E. Veinski nosioci kod p-n-p tranzistora koji prolaze iz emitera jesu upljine. Nain djelovanja i svojstva p-n-p tranzistora komplementarni su onima u n-p-n. IE=IPE+INE IC=-IPC+ICBo IB=-INE-IR-Icbo Prikazan je stvarni smjer struje IPC. ICBo je mala reverzna struja zasienja nepropusno polariziranog spoja kol.-baza. Stvarni smjer joj je suprotan.INE predstavlja elektrone koje baza injektira u emiter. C B EI I I + =18 Komponente struja normalno polariziranog tranzistora4 mogua radna podruja tranzistora: 1.Normalnoaktivnopodruje:UEB>0;UCB0. Uloge emitera i kolektora su izmijenjene.3. Podruje zasienja: UEB>0; UCB>0. Obje barijere su propusno polaraizirane.4. Zaporno podruje: UEB>0; UCB> (1+hfe) RE. Ovu relaciju moemo i ovako napisati: ( )E E fe BR R h R ) 1 ( 1 + ~ + >> Uvjet osigurava ouvanje iznosa strujnog pojaanja i kada je prisutan RE. Taj uvjet je suprotan uvjetu(1+) RE >> RB koji osigurava stabilan poloaj statike radne toke. Naponsko pojaanje iznosi: E fe ieP feul bp b feul bp pulpVR h hR hR IR I hR IR IUUA) 1 ( + + = = = = 27 OtporREsmanjujeinaponskopojaanjesklopa.Zarazlikuodstrujnogpojaanjakojesetakoer smanjuje u prisustvu otpora RE naponsko se pojaanje smanjuje neovisno o prisustvu otpora RE , to se sprijeavapostavljanjemkondenzatorauparalelusotpornikomRE tadaotpornikneutjeena naponsko pojaanje.. Izlazni otpor ovdje je zbog zanemarenja hibridnih parametara hoei hre beskonano velik kao i u sklopu na slici 1. OtporRE ukruguemiterapridonosistabilnostistatikeradnetoketranzistora,uzistodobniporast ulaznogotporaipadastrujnoginaponskogpojaanja.Smanjenjeiznosanaponskogistrujnog pojaanja. Smanjenje iznosa naponskog i strujnog pojaanja obino se oznaava kao degeneracija ali uovomsluajuizazvanootporomukruguemiterazoveseemiterskadegeneracija.Iako degeneracijasmanjujeiznosepojaanjaonopozitivnodjelujenesamonastabilnoststatikeradne toke ve ina stabilnost naponskog pojaanja. EPVRRA ~ Ulazni otpor tranzistora: E fe iebbulR h hIUR ) 1 ( + + = =

RelacijapokazujedaprisustvootporaRE ukruguemiteradovodidozanajnogpoveanjaulaznog otpora tranzistora u odnosu na sluaj kada je RE = 0. Ulazni otpor sklopa Rul' mora ukljuivati i otpor RB . Taj otpor iznosi ul Bul BulR RR RR+= ' Uprisustvuemiterskedegeneracijemoeseosiguratiuzsmanjenjeapsolutnogiznosanaponskog pojaanja, njegov vrlo stabilan iznos praktiki neovisan o svim parametrima tranzistora. 2811. Odabir poloaja statike radne toke BT AkotranzistorimaradnutokuupoloajuQ2zbograsipanjaiznosafaktoraonneebiti pouzdanjereondapostojatiirasipanjeistosmjernestrujekolektoraatimeinaponskogi strujnogpojaanjateulaznogiizlaznogotporasklopa.Dopomicanjamoedoiizbog temperaturne ovisnosti, jer pri porastu temperature dolazi do smanjenjarekombinacije u bazi tranzistora to poveava faktor .Tada statika radna toka poinje putovati prema zasienju tj.tokiQ2gdjetajpomakopetizazivarasipanjeiznosafaktora.Poloajstatikeradne toke najidealniji je kada se nalazi na sredini statikog radnog pravca, poloaj Q1. Dabisklopbiostabilanitootpornijinatemperaturnepromjenepotrebnojeizvrtiti stabilizacijustatikeradnetoke.Topostiemonajeepomouemiterskedegeneracijeili kompezacijske tehnike. 2912. Ogranienja u radu tranzistora Kako bi se tranzistor osigurao od pregrijavanja i unitenjai da bi sespirjeilo izoblienje signala trebaizmjenineiistosmjernenaponeistrujeukolektorskomkrugudratiuodreenimgranicama. Ta ogranienja definirana su u 5 toaka. To su : 1.Linija struje zasienja 2.Linija sekundarnog proboja 3.Hiperbola najvee doputen disipacije 4.Linija lavinskog proboja 5.Napon kritne vrijednosti 1.Linija struje zasienja- kod napona od nekoliko destaka volta kolektorska struja naglo raste. Pridaljnjempoveanjukolektorskognaponaporaststrujesezaustavlja,praktikinastupa zasienje. 2.Linijasekundarnogprobojakodnekihtranzistoraspojitebazakolektorimaveu povrinupajeoteanoodvoenjetoplineodsredinespojita.Zbogvelikestrujeuspojitu nastajuivruetoke.Uzdovoljnovelikutemperaturunavruimtokamamoedoido taljenja baze te se ona kratko spoji i time uniti tranzistor. 3.Hiperbolanajveedoputenedisipacijeupraksiseuzimadajetoenergijakojase oslobodi na emiterskom otporu tj. gubitak snage na emiteru (Pd=UCE*IC). Bitno je da produkt struje i napona ne preu doputenu vrijednost. 4.Linijalavinskogprobojaprinaponimaiznadtekrivuljestrujakolektorapoinjenaglo rasti.Zbogpojaanestruetranzistorsepoinjejakozagrijavati,poveanatemperaturajo pojaava struju koja onda raste lavinski i nastaje unitenje tranzistora. 5.Naponkritinevrijednostikolektorskastrujaovisiofaktorustrujnogpojaanja,o prednaponuiopreostalojstruji.Sporastomtemperaturetisefaktorimijenjajutakodase kolektorska struja poveava. Ako se kolektoru privede napon granine vrijednosti ugrijavanje se poveava i anstaje temperaturni bijeg sve do unitenja tranzistora. 30 13. FET i MOSFET izvedba i vrste FET tranzistor koji se upravlja vanjskim naponom UGS zaporno polariziran Strujaprolazisredinompoluvodia(kanala), manjejeosjetljivnavanjskeutjecaje(praine). KodNFET-akanaljeiriubliziniSelektrode zbogmanjegoneienja(peterovalentnim atomima),dokpremaDelektrodikanalse suavazbogveegoneienja.Poveanjem naponaUGSpoveavamoirinukanalaimese poveava i struja ID.

MOSFET (metal-oksid) -osiromaeni i obogaeni tip podloge -osiromaeni i obogaeni reim rada (inverzni sloj) -P-tip , ne koristi se osiromaeni (samo obogaeni)-dokjenaponjednak0,nekastrujaIDipakprolazikroz kanalzatotoseinverzionislojsamformiraizmeu SiO2 i P (podloge) Strujaprolazikrozpovrinupoluvodia,istogajevieosjetljiv na vanjske utjecaje (praina).InverzionislojsepoveavapozitivnimnaponomUGS,kanalse iri, ija je posljedica poveanje struje ID. 31 14. Pojaalo sa FET u spoju zajednikog uvoda (source-a) dinamika i statika JFET 2010||.|

\| == GSGSDSS DGS S D TUUI IU R I U Za UGS dobivamo dvije vrijednosti zbog kvadratne jednadbe, a uzmemo vrijednost izmeu UGS0 i UGS=0V. ( )DS S D D DDU R R I U + + = 201||.|

\| =GSGSDSS DUUI I32 ANALITIKO-GRAFIKI S D GS TR I U U + = Dinamika:-sve kondenzatore kratko spojiti -istosmjerni izvor spojimo na masu

Nadomjesni (strujni) model ( )" "11111P dd mDPD mmP DP DGSPVmdPDGS PDDGS m Diz dddR gr grRr ggR IR IUUAgrRIU RrIU g Ir rrg + =+ =+ = =||.|

\|+ = === 3315. Vrste pojaala i njihove karakteristike strujno, naponsko, otporno, strminsko Strujno pojaalo Idealno strujno pojaalo Izlazni otpor je beskonaan ( Riz=) Ulazni otpor je nula ( Rul=0 ) Ulazna struja jednaka je struji generatora ( Iul =Ig ) Ulazni napon jednak je nuli (Uul=0 ) ) (P g i ul i izR f I A I A I = = = ) (P P g i P iz izR f R I A R I U = = = Potroasvojomimpedancijomnemanikakvopovratnodjelovanjenageneratorsignalanaulazu pojaala, generator na ulazu u potpunosti izoliran od potroaa na izlazu. Realno strujno pojaalo 34RealnostrujnopojaaloimakonaniulazniotporRul ikonaniizlazniotporRiz.StrujaIg kojudaje generatorsignalanaulazuneteeviekompletnaupojaalovesedjelinadvijekomponenteod kojih jedna tee kroz RG a druga kroz Rul . Ulazna struja realnog pojaala: Izlazna struja realnog pojaala: ) (P ulP izizi izR f IR RRA I =+= Strujno pojaanje: ) (PP iziziulizIR fR RRAIIA =+= = Naponsko pojaanje: ulPiulizVRRAUUA = = Pojaanje snage: V iA A G = Dobro strujno pojaalo je kada je u ulaznom krugu osiguran uvjet Rul >RP. Naponsko pojaalo Idealno naponsko pojaalo ) (P g V ul V izR f U A U A U = = = Parametri : Ulazni otpor je beskonaan ( Rul=) Izlazni otpor je nula ( Riz=0 ) Ulazna struja je nula ( Iul =0 ) gul GGg ulIR RRI I > RG i RizRG i Riz >>Rp Naponsko pojaanjerealnog strminskog pojaala je: p MulizVR GUUA = = Otporno pojaalo Idealno otporno pojaalo Ulazni otpor je beskonaan ( Rul=) Izlazni otpor je nula ( Riz=0 ) Ulazna struja je jednaka je struji generatora ( Iul =Ig) Ulazni napon jednak je nuli(Uul= 0) ) (P g m m ul izR f I R R I U = = = Faktor proporcionalnosti Rm je prijenosni omjer. Kod idealnog pojaala ta veliina je konstantna neovisna o otporu prikljuenog potroaa i frekvenciji signala. Izlazna struja: ulPmPizizIRRRUI = = Strujno pojaanje: ) (PPmuliziR fRRIIA = = = 38Realno otporno pojaalo Za razliku od idealnog realno otporno pojaalo imas konaan ulazni izlazni otpor. Zbog toga ulazna struja pojaala manja je nego kod idealnog pojaala. gG ulGg ulIR R RI I >UCEmin, a ICmax 2ICQ i UCEmax UCC, maksimalni iznosi% 25828max maxmax= = ~CC CQCC CQCQ CCCE CU IU II U U I

Korisnostmoedoseiivrijednostido50%akopojaaloodtroilaodvojimokapacitivnomili induktivnom vezom. Dobiveni rezultat pokazuje da pojaalo u klasi A ima nisku efikasnost, ak i u najpovoljnijem sluaju. JedanodparametarakojisluezaocjenukvalitetepojaalasnagejefaktorkvaliteteKPdefiniran omjerom PTmax maksimalni iznos snage koja se troi u tranzistoru PPmax maksimalni iznos snage signala predanog potroau maxmaxPTPPPK=4218. Pojaalo snage klase B UklasiBstatikaradnatokatranzistoraleinagranicinormalnogaaktivnogpodrujaipodruja zapiranja, tako da je istosmjerna struja kolektora u statikoj radnoj tokiICQ=0. Struja kolektora pri sinusoidnom signalu na bazi tarnzistora tee samo kroz polovinu svake periode. PojaalasnageuklasiBizvodesesadvatranzistorauprotutaktnomspoju,jerbiseusuprotnom pojavila velika nelinearna izoblienja. Svaki tranzistor prenosi jednu poluperiodu signala. Budui da je ICQ=0, istosmjerni izvor nije optereen kada nema signala na ulazu pojaala. Zbog toga je efikasnost pojaala klase B vea od efikasnosti klase A. Ova izvedba sklopa se sastoji od dva tranzistora, jedan je PNP a drugi NPN. Da bi sklop dobro radio tranzistorimorajuimatipotpunokomplementarnekarakteristike.Svakitranzistorprenosisistim pojaanjem jednu poluperiodu izmjeninog signala , jer je ICQ=0 za oba tranzistora. Ovakvo pojaalo zove se jos i protutaktno pojaalo (engl. push-pull). Pretpostavimo da strujni generator na ulazu pojaala daje izmjeninu struju ig. Tranzistor T1 je NPN tipa, pa su struje iE1 i iC1 ili pozitivne ili jednake nuli. Tranzistor T2 je PNP tipa, pa su struje iE2 i iC2 ili negativneilijednakenuli.Kadajeig>0,T2jezatvoren,aT1otvoren,pacijelastrujaigteeubazu tarnzistoraT1.Obrnutoakojeig0, tada je iC1>0 i iC2=0, dobivamo relacije p CC C p CC CEu U i R U u = =1 1, p CC C p CC CEu U i R U u = =1 2 A kada je ig