II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_11_Bipolarni-tranzistori_2018.pdf · Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

II semestar (2+2+0)

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

[email protected]

2018 – Predavanje 11

5/30/2018

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 2

Sadržaj predavanja

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bpolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/30/2018 4


Pasivne komponente

Bipolarni tranzistor je komponenta

koja ima tri izvoda

Šematski prikaz pojačanja

signala na ulazu

5/30/2018 5


Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog

tranzistora – BJT (bipolar junction

transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/30/2018 6


Pasivne komponente

Ilustrativni prikazi PNP i NPN bipolarnog tranzistora

5/30/2018 7


Pasivne komponente

5/30/2018



Struktura BJT

5/30/2018 9


Pasivne komponente

5/30/2018 10


Pasivne komponente

Diskretni BJT i način njegove montaže

5/30/2018 11


Pasivne komponente

5/30/2018 12


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/30/2018 13


Pasivne komponente

U oba slučaja, i kod NPN i kod PNP tranzistora, spoj BE (baza-emitor) je direktno,

a spoj BC (baza-kolektor) je inverzno polarisan!!

5/30/2018 14


Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

BE – direktno polarisan spoj – oblast osiromašenja se sužava

BC – inverzno polarisan – oblast osiromašenja je proširena

5/30/2018 15


Pasivne komponente

5/30/2018 16


Pasivne komponente


Iz jako dopiranog n-emitora, slobodni elektroni prolaze kroz BE spoj u p-bazu gde postaju manjinski nosioci

U slabo dopiranoj p-bazi broj šupljina je ograničen pa se samo mali broj elektrona rekombinuje – mala bazna struja elektrona!!

5/30/2018 17


Pasivne komponente

5/30/2018 18


Pasivne komponente


Najveći broj elektrona je zahvaćen uspostavljenim električnim poljem na inverzno polarisanom BC spoju i kolektorskim + naponom

Kolektorska stuja je mnogo veća od bazne struje – strujno pojačanje

5/30/2018 19


Pasivne komponente

5/30/2018 20


Pasivne komponente


BJT (bipolar junction transistor)


Struje BJT


BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

5/30/2018 21


Pasivne komponente

Struje kroz BJT tranzistor

5/30/2018 22


Pasivne komponente

5/30/2018 23


Pasivne komponente

5/30/2018 24


Pasivne komponente

5/30/2018 25


Pasivne komponente

5/30/2018 26


Pasivne komponente

Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora

5/30/2018 27


Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljena (zajednička) baza

5/30/2018 28


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) kolektor

5/30/2018 29


Pasivne komponente


Uzemljeni (zajednički) emitor

5/30/2018 30


Pasivne komponente

Koeficijent strujnog pojačanja

(DC bDC i DC aDC)

Odnos izlazne - kolektorske struje IC i ulazne -

bazne struje IB zove se koeficijent strujnog

pojačanja bDC:

Odnos kolektorske struje IC i emitorske struje IE

zove se koeficijent strujnog pojačanja aDC:

Tipične vrednosti se kreću

od 20 do 200 i više!!

Tipične vrednosti se kreću

od 0.95 do 0.99, ali su uvek

manje od 1!!

5/30/2018 31


Pasivne komponente

Veza između koeficijentata strujnog pojačanja

tranzistora sa zajedničkim emitorom

a

ab

1

1E

C

E

C

CE

C

B

C

I

I

I

I

II

I

I

I

a

ab

1 b

ba

1

5/30/2018 32


Pasivne komponente

5/30/2018 33


Pasivne komponente

5/30/2018 34


Pasivne komponente

Strujno-naponska analiza

bipolarnog tranzistora

5/30/2018 35


Pasivne komponente

5/30/2018 36


Pasivne komponente

BAZNO

KOLO

5/30/2018 37


Pasivne komponente

KOLEKTORSKO

KOLO

Kolektorska struja

5/30/2018 38


Pasivne komponente

5/30/2018 39


Pasivne komponente

5/30/2018



PRIMER:

5/30/2018 41


Pasivne komponente

5/30/2018 42


Pasivne komponente

5/30/2018 43


Pasivne komponente

5/30/2018 44


Pasivne komponente

Primene bipolarnih tranzistora

Osnovne primene bipolarnih tranzistora

su:

kao pojačavačka komponenta u

pojačavačkim kolima,

kao prekidačka komponenta u

prekidačkim kolima.

5/30/2018 45


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao pojačavač

5/30/2018



Pojačavačke osobine BT

Izborom izvora napajanja

Vcc i Vbb se obezbeđuju

naponi za rad BT u

aktivnom režimu

Otpornikom Rb se

podešava napon Vbe

Otpornikom Rc se definiše

radna prava

5/30/2018



CE

CC

CCC V

RR

VI

1

ac napon Vin je superponiran dc naponu VBB

5/30/2018 48


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/30/2018 49


Pasivne komponente

Kada se na bazu dovede naizmenični signal Vin jednosmernoj baznoj struji IB se superponira naizmenična komponenta ib(t) = Ibmsin(t)

(primer: amplituda Ibm = 35 A)

Pri pozitivnoj poluperiodi naizmeničnog signala povećava se i kolektorska struja (od tačke M u levo po radnoj pravoj do tačke A, u kojoj je Icm = bIbm = 200 35 A = 7 mA, odnosno u tački A kolektorska struja je ICA = ICM + Icm = 8 + 7 = 15 mA) 5/30/2018 50


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/30/2018 51


Pasivne komponente

Pri negativnoj promeni naizmenične komponente bazne struje, kolektorska struja se po radnoj pravoj od jednosmerne radne tačke M smanjuje u desno do tačke B, u kojoj je

ICB = ICM - Icm = 8 - 7 = 1 mA

5/30/2018 52


Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

5/30/2018 53


Pasivne komponente

Ako je promena bazne struje IB, promena kolektorske struje je IC = bIB (primer IB = 70 A, tako da je IC = 20070 A = 14 mA

Malom promenom ulazne struje moguće je ostvariti relativno veliku promenu izlazne struje, koja na otporniku RC stvara pad napona koji se dalje, na isti način, može povećavati

5/30/2018 54


Pasivne komponente

Dozvoljeno "pomeranje" radne tačke po radnoj

pravoj (a) i deformacija izlaznog signala kada

radna tačka "zalazi" i u oblast saturacije i u

prekidnu oblast (b)

5/30/2018 55


Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

- oblasti rada -

5/30/2018




Ulaz i baza su

uzemljeni – 0V

VBE< 0.7V

BE inverzno polarisan

BC inverzno polarisan

Tranzistor je zakočen

(cut-off oblast)

IC=0

Vout=VCE=VCC → 1

5/30/2018




Ulaz i baza su povezani

na VCC

VBE> 0.7V

BE direktno polarisan

BC direktno polarisan

Tranzistor vodi (fully-on

oblast)

Maksimalna IC struja

VCE=0 (idealna saturacija)

Vout=VCE → 0

5/30/2018



Pakovanja bipolarnih tranzistora

5/30/2018 59


Pasivne komponente

5/30/2018 60


Pasivne komponente

5/30/2018 61


Pasivne komponente

Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model

U normalnom režimu rada, kada je emitorski spoj direktno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spoj kolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisi od vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.

S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorskog spoja:

Direktno polarisani emitor-bazni spoj se na uprošćenom Ebers-Molovom modelu predstavlja diodom, sa strujom

IB = IC/(b+1)

T

BEsEC

U

VIII exp

5/30/2018 62


Pasivne komponente

5/30/2018 63


Pasivne komponente

Testiranje ispravnosti tranzistora

5/30/2018 64


Pasivne komponente

Documents

II semestar (2+2+0) Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337 ...mikro.elfak.ni.ac.rs/wp-content/uploads/Lec_11_Bipolarni-tranzistori_2018.pdf · Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač