ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku

Univerzitet u Nišu Elektronski fakultet

RAČUNSKE VEŽBE IZ PREDMETA POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE

(IV semestar – modul EKM)

II deo

Miloš Marjanović

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

BIPOLARNI TRANZISTORI

Bipolarni tranzistor kao prekidač

ZADATAK 16. U kolu sa slike bipolarni tranzistor sa LED-om radi kao indikator stanja. Odrediti vrednost otpornika RB i RC za koju je obezbeđeno funkcionisanje indikatora, ako je struja neophodna da LED daje intenzivnu svetlost 20mA, pri čemu je napon na njemu VLED=1.4V. LED intenzivno svetli kada je VIN=5V, a ne svetli kada je VIN=0V. Poznato je: VCC=5V, VBE=0.7V, VCE(sat)=0.2V, β=95. Ukoliko je maksimalna snaga disipacije Pmax=100mW, ispitati da li će LED ispravno raditi pri zadatim uslovima?

Rešenje:

Da bi kolo radilo kao indikator stanja, tranzistor treba da radi u zakočenju/zasićenju. Kolo se može opisati sledećim jednačinama:

𝑉𝐼𝐼 = 𝑅𝐵𝐼𝐵 + 𝑉𝐵𝐵

𝑉𝐶𝐶 = 𝑅𝐶𝐼𝐿𝐵𝐿 + 𝑉𝐿𝐵𝐿 + 𝑉𝐶𝐵

Da bi LED svetleo tranzistor treba da bude u zasićenju, pa iz uslova da je VCE=VCE(sat)

određujemo vrednost otpornika RC:

𝑅𝐶 = 𝑉𝐶𝐶−𝑉𝐿𝐿𝐿−𝑉𝐶𝐿(𝑠𝑠𝑠)

𝐼𝐿𝐿𝐿= 170 Ω.

Tranzistor će biti u zasićenju kada je ispunjen uslov IC<βIB, tako da je minimalna struja baze:

𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝐼𝐶𝛽

= 0.2105 𝑚𝑚,

tako da je vrednost otpornika RB koja obezbeđuje da tranzistor bude u zasićenju:

𝑅𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝑉𝐼𝐼 − 𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵

= 20.427 𝑘Ω.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe Dobra inženjerska praksa nalaže da se za struju IB uzme vrednost koja je najmanje dva puta veća od minimalne izračunate, kako bi se osiguralo da je tranzistor uvek u zasićenju.

Kada LED vodi, snaga disipacije na njoj biće: PD(LED) = VLED·ILED=28 mW, što znači da će dioda ispravno raditi.

ZADATAK 17. U kolu sa slike PNP bipolarni tranzistor radi kao prekidač i služi za zaštitu elektronskih kola od suprotne polarizacije. Odrediti vrednost otpornosti otpornika RB, tako da tranzistor bude u zasićenju, ukoliko je: VIN= 5V, IOUT= 100mA, VBE=-0.7V, VCE(sat)=-0.2V, β=100. Koliko iznosi VOUT kada je VIN=5V, a koliko kada je VIN=-5V?

Rešenje:

Ulazno kolo opisuje se jednačinom:

𝑉𝐼𝐼 = 𝑉𝐵𝐵 + 𝑅𝐵𝐼𝐵.

Da bi tranzistor radio u zasićenju treba da bude ispunjen uslov IC<βIB, tako da je minimalna struja baze:

𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝐼𝐶𝛽

= 1 𝑚𝑚.

Važi: VEB=‒VBE=0.7 V. Da bi tranzistor bio u zasićenju za maksimalnu vrednost otpornosti RB dobija se:

𝑅𝐵𝐵𝐵𝐵 =𝑉𝐼𝐼 − 𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵

= 4.3 𝑘Ω.

Za kolo važi: VIN=VEC+VOUT, a kada je tranzistor u zasićenju VEC=‒VCE=0.2 V, to je izlazni napon VOUT=VIN-VEC=5‒0.2=4.8 V. Za VIN=‒5V je tranzistor zakočen (negativniji napon na emitoru u odnosu na bazu), pa je VOUT=0V. Zaključujemo da se ovo kolo koristi za zaštitu elektronskih kola od suprotne polarizacije.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe ZADATAK 18. U kolu sa slike bipolarni tranzistor sa fotootpornikom (LDR) i LED-om radi kao indikator prirodne osvetljenosti. Struja neophodna da LED daje intenzivnu svetlost je 20 mA, pri čemu je napon na njemu 1.7 V.

a) Odrediti vrednost otpornosti otpornika RC kojom se obezbeđuje funkcionisanje indikatora.

b) Na osnovu zavisnosti otpornosti fotootpornika od osvetljenosti, odrediti iznad kojih vrednosti osvetljenosti će LED svetleti punim intenzitetom.

Poznato je: VCC=5 V, VCE(sat)=0.2 V, VBE=0.6 V, β=70.

Rešenje:

a) Struja kolektora IC jednaka je struji kroz LED (ILED). Tranzistor mora da bude u zasićenju, pa važi:

)(satCELEDLEDCCC VVIRV ++=

Ω=−−

= 155)(

LED

satCELEDCCC I

VVVR

b) Uslov da tranzistor bude u zasićenju je:

AII LEDB

41086.2 −⋅=>β

Ω=−

< kI

VVRB

BECCB 4.15

Sa karakteristike fotootpornika se određuje E > 150 lx.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe Polarizacija bipolarnog tranzistora korišćenjem otpornika prema bazi

ZADATAK 19. U kolu sa slike bipolarni tranzistor radi kao punjač baterija. Odrediti vrednost otpornika R1 i potenciometra R2 tako da tranzistor daje konstantnu struju iz opsega od 10mA do 100mA. Poznato je: VCC=12V, VBE=0.6V, β=100.

Rešenje:

Tranzistor kao izvor konstante struje treba da radi u normalnoj aktivnoj oblasti, tako da važi:

𝐼𝐶 = 𝛽𝐼𝐵

Kolektorska struja treba da bude:

10 𝑚𝑚 < 𝐼𝐶 < 100 𝑚𝑚

10 𝑚𝑚100

< 𝐼𝐵 <100 𝑚𝑚

100.

Za polarizaciju tranzistora korišćen je otpornik prema bazi, važi:

𝑉𝐶𝐶 = (𝑅1 + 𝑅2)𝐼𝐵 + 𝑉𝐵𝐵.

Tako da je:

𝑅1 + 𝑅2 =𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐵

𝐼𝐵.

Kada je otpornost potenciometra R2=0 Ω, struja IB je maksimalna, tada se za fiksni otpornik dobija:

𝑅1 =𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵

=12 − 0.61 ∙ 10−3

= 11.4 𝑘Ω.

Maksimalna otpornost baznog otpornika za minimalnu struju baze je:

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

𝑅1 + 𝑅2 =𝑉𝐶𝐶 − 𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵𝐵𝐵𝐵

=12 − 0.6

0.1 ∙ 10−3= 114 𝑘Ω.

Tako da vrednost otpornosti potenciometra treba da bude:

𝑅2 = 114 𝑘 − 11.4 𝑘 = 102.6 𝑘Ω.

Treba izabrati standardne vrednosti otpornosti R1=12 kΩ, R2=100 kΩ.

ZADATAK 20. Proveriti bilans snaga u kolu bipolarnog tranzistora sa slike. Poznato je: VCC = 12 V, VBE=0.7V, β=100, RB = 68kΩ, RC = 560Ω, RE=560Ω.

Rešenje:

Za ulazno kolo može se napisati jednačina: VCC=RBIB+VBE+REIE. Za izlazno kolo može se napisati jednačina: VCC=RCIC+VCE+REIE. Za bipolarni tranzistor važi: IE=IB+IC=IB+βIB=(1+β)IB. Iz jednačine za ulazno kolo dobija se: IB=9.072·10-5 A. Struja kolektora je: IC=9.072 mA, a struja emitora IE= 9.162 mA. Iz jednačine za izlazno kolo dobija se VCE= 1.788 V. Jedini generator u kolu je VCC koji daje struju IB+IC, pa je snaga PVCC=109.9 mW. Potrošači u kolu su tri otpornika i tranzistor: PRB=RBIB

2=5.5965·10-4 W, PRC=4.60887·10-2 W, PRE=4.70143·10-2 W, dok je disipacija na tranzistoru PD=VBEIB+VCEIC=1.623·10-2 W. Ukupna disipacija na potrošačima je 109.9 mW, čime je potvrđen bilans snaga.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe Polarizacija bipolarnog tranzistora korišćenjem povratne sprege iz kolektora

ZADATAK 21. U kolu sa slike, koje se napaja sa VCC=12 V, upotrebljen je tranzistor snage BD241C u kućištu TO-220.

a) Odrediti vrednosti otpornosti u kolu, ako je radna tačka tranzistora postavljena u (VCE, IC)=(2 V, 1 A). Iz tehničke dokumentacije poznato je VBE=0.7 V, β=60.

b) Odrediti temperaturu čipa na sobnoj temperaturi u radnoj tački (VCE, IC)=(2 V, 1 A) ako je termička otpornost između čipa i okoline za kućište TO-220 jednaka θJA= 62.5 °C/W.

c) Projektovati hladnjak tako da se na tranzistoru ne disipira snaga veća od snage u radnoj tački, ako je termička otpornost između kućišta i hladnjaka θCS= 1 °C/W. Maksimalna disipacija snage na sobnoj temperaturi je 40W. Termička otpornost hladnjaka (θS) se može zanemariti.

Rešenje:

a) Na osnovu struje kolektora i pojačanja može se odrediti vrednost struje baze:

𝐼𝐵 =𝐼𝐶𝛽

= 16.67 𝑚𝑚.

Imajući u vidu da je struja kroz otpornik RC jednaka zbiru struje baze i struje kolektora, kao i da je IE=IB+IC, kolo se može opisati jednačinama:

𝑉𝐶𝐶 = 𝑅𝐶(𝐼𝐵 + 𝐼𝐶) + 𝑉𝐶𝐵 + 𝑅𝐵(𝐼𝐵 + 𝐼𝐶)

𝑉𝐶𝐶 = 𝑅𝐶(𝐼𝐵 + 𝐼𝐶) + 𝑅𝐵𝐼𝐵 + 𝑉𝐵𝐵 + 𝑅𝐵(𝐼𝐵 + 𝐼𝐶).

Iz ovih jednačina mogu se izračunati vrednosti otpornosti u kolu:

𝑅𝐶 + 𝑅𝐵 = 9,84 𝛺

𝑅𝐵 = 77.76 𝛺.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

b) Snaga koja se disipira na tranzistoru u radnoj tački iznosi: PD=VCE·IC=2W. Takođe, snaga disipacije može se predstaviti kao:

𝑃𝐿 =𝑇𝐽 − 𝑇𝐴𝜃𝐽𝐴

,

gde je TJ – temperatura čipa, TA – temperatura okoline (25°C), θJA – termička otpornost između čipa i okoline i izražava za koliko će porasti temperatura čipa po svakom Vatu (W) disipirane snage u odnosu na temperaturu okoline. Ako je tranzistor bez hladanjaka na sobnoj temperaturi, temperatura čipa će biti:

𝑇𝐽 = 𝑇𝐴 + 𝑃𝐿𝜃𝐽𝐴 = 25 + 2 ∙ 62.5 = 150,

što je maksimalna dozvoljena temperatura čipa ovog tranzistora. Zaključujemo da je neophodan hladnjak kako bi kolo ispravno radilo.

c) Termička otpornost između čipa i kućišta je definisana za maksimalnu temperaturu čipa, TC=25°C i maksimalnu snagu disipacije:

𝜃𝐽𝐶 =𝑇𝐽 − 𝑇𝐶𝑃𝐵𝐵𝐵

= 3.125/𝑊

Projektovaćemo hladnjak tako da se na tranzistoru ne disipira snaga veća od P=2W, tako da će maksimalna temperatura kućišta TC biti:

𝑇𝐶 = 𝑇𝐽 − 𝑃𝜃𝐽𝐶 = 150− 2 ∙ 3,125 = 143.75.

Može se odrediti maksimalna temperatura hladnjaka TS iz θCS=(TC-TS)/P:

𝑇𝑆 = 𝑇𝐶 − 𝑃𝜃𝐶𝑆 = 143.75− 2 ∙ 1 = 141.75,

odakle se dobija:

𝜃𝑆𝐴 =𝑇𝑆 − 𝑇𝐴𝑃

= 58.375/𝑊,

To znači da je potrebno izabrati hladnjak čija je termička otpornost manja od 58.375°C/W. Preporučljivo je izabrati hladnjak sa manjom termičkom otpornošću jer će tada i temperatura čipa biti manja.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe Polarizacija bipolarnog tranzistora korišćenjem naponskog razdelnika

ZADATAK 22. Odrediti radnu tačku (VCE, IC) za tranzistorsko kolo napajano preko naponskog razdelnika prikazano na slici. Poznato je: R1=62kΩ, R2=15kΩ, RC=3.3kΩ, RE=1.2kΩ, VCC=18V, VBE=0.6V, β=150. Odrediti snagu koja se disipira na tranzistoru.

Rešenje:

Kolo za polarizaciju bipolarnog tranzistora korišćenjem naponskog razdelnika može se rešiti korišćenjem Tevenenove teoreme. Napon na bazi određujemo iz naponskog razdelnika, a ekvivalentna otpornost je paralelna veza R1 i R2. Vrednosti parametara Tevenenovog kola su:

𝑉𝐵𝐵 =𝑅2

𝑅1 + 𝑅2𝑉𝐶𝐶 = 3.51𝑉

𝑅𝐵𝐵 =𝑅1𝑅2

𝑅1 + 𝑅2= 12.08 𝑘𝛺.

Struja emitora je IE=IB+IC=IB+βIB=(1+β) IB, pa se za ulazno kolo može napisati: VBB=RBBIB+VBE+REIE, tako da je struja baze IB=1.51·10-5A.

Napomena: Pri direknoj polarizaciji se otpornost pn spoja baza-emitor tranzistora može smatrati zanemarljivom, tj. naponski izvor VBE ima zanemarljivu otpornost. Zbog toga se, posmatrano sa strane naponskog razdelnika, tranzistor sa otpornikom u emitoru pojavljuje kao opterećenje čija je vrednost otpornosti: RIN=(1+β)RE. Da bi uticaj ovog opterećenja na naponski razdelnik bio minimalan, potrebno je da bude ispunjen uslov IB<<IR2, što je moguće ako je (1+β)RE>>R2. U većini praktičnih slučajeva je dovoljno izabrati otpornik RE tako da je βRE≥10R2 uzimajući u obzir da je u aktivnoj oblasti rada tranzistora β>>1. U suprotnom treba uzeti u obzir RIN.

Struja kolektora je: IC=βIB=2.265 mA. Izlazno kolo može se opisati jednačinom: VCC=RCIC+VCE+REIE, tako da je VCE=7.789 V. Snaga koja se disipira na tranzistoru je: PD=VCEIC=17.64 mW.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe ZADATAK 23. U kolu sa slike bipolarni tranzistor sa NTC otpornikom (RNTC) i LED-om radi kao indikator kritične temperature. Struja neophodna da LED daje intenzivnu svetlost je 20mA, pri čemu je napon na njemu 2.1V.

a) Odrediti vrednost otpornosti otpornika RC kojom se obezbeđuje funkcionisanje indikatora.

b) Na osnovu zavisnosti otpornosti NTC otpornika od temperature odrediti kritičnu temperaturu do koje LED svetli punim intenzitetom.

Poznato je: VCC=5V, VCE(sat)=0.2V, VBE=0.75V, β=300, R1=20kΩ. Ne zanemarivati struju baze.

Rešenje:

a) Tranzistor treba da radi u zasićenju. Izlazno kolo može se opisati jednačinom: VCC=RCILED+VLED+VCE(sat), tako da je otpornost RC:

.135)( Ω=−−

=LED

satCELEDCCC I

VVVR

b) Struja koja protiče kroz otpornik R1 jednaka je zbiru struje baze i struje kroz NTC otpornik, tako da se za ulazno kolo može pisati jednačina: VCC=R1(IB+INTC)+VBE. LED će svetleti punim intenzitetom dok je struja 20 mA, odnosno važi IB≥IC/β=6.67·10-5 A. Za struju kroz NTC otpornik dobija se:

.1458.01

mAIR

VVI BBECC

NTC =−−

=

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 1600

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

R NTC(Ω

)

Temperatura(oC)

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

S obzirom da je pad napona na NTC otporniku jednak naponu na bazi tranzistora (tj. VBE) dobija se:

.14.5 Ω== kIVR

NTC

BENTC

Sa grafika očitavamo kritičnu temperaturu za RNTC=5.14 kΩ, dobija se 65°C.

Bipolarni tranzistor kao izvor konstantne struje

ZADATAK 24. Odrediti struju I ako su poznati elementi u kolu: VEE= - 20 V, R1=R2=5.1 kΩ, RE=2 kΩ. Napon VBE je 0.7 V.

Rešenje:

Da bi kolo radilo kao izvor konstantne struje, tranzistor mora da bude u normalnoj aktivnoj oblasti: IC=βIB. Ako se zanemari struja baze, važi: IE≈IC=I. Iz naponskog razdelnika za napon na bazi dobija se: VB=(R1/R1+R2)·(-20)=-10V. Može se odrediti napon na emitoru: VE=VB-VBE=-10.7V. Konačno, za struju se dobija: I=IE=(VE-(-20))/RE=4.65mA.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe ZADATAK 25. Na slici je dato kolo sa Zener diodom koje treba da obezbedi proticanje konstantne struje kroz otpornik R pri promeni njegove vrednosti. Odrediti vrednost Zenerovog napona diode i otpornost otpornika RE koji su neophodni da pri promeni vrednosti R u opsegu (1 ÷ 500) Ω kroz njega protiče stalna struja od 10mA. Smatrati da su izlazne karakteristike tranzistora idealne (Erlijev napon ima beskonačnu vrednost – strujno pojačanje ima konstantnu vrednost u aktivnoj oblasti). Poznato je: VEE=-12 V, R1=1.5 kΩ, VBE=0.7 V.

Rešenje:

Zanemarićemo struju baze, tada je I=IC=IE=10 mA. Posmatraćemo deo kola sa Zener diodom gde važi: VB=VZ=VBE+REIE. Ako se izabere Zener dioda čiji je napon VZ=6.2 V, tada je RE=(VZ-VBE)/I= 550 Ω. Ako se izabere Zener dioda čiji je napon VZ=8.2 V, tada je RE=750 Ω. Zaključujemo da vrednost struje ne zavisi od napajanja kola, već samo od Zenerovog napona i otpornosti u emitoru, te da je ova konfiguracija stabilnija od one opisane u zadatku 24.

Ostale primene bipolarnih tranzistora

ZADATAK 26. Na slici je dato kolo sa NPN tranzistorom koje služi kao indikator postojanja nominalne vrednosti napajanja. Odrediti vrednost otpornika R3 i Zenerovog napona diode kako bi LED svetleo za vrednosti napona napajanja 9V, a bio isključen za niže vrednosti napajanja. Napon vođenja zelenog LED-a je 2 V, a minimalna struja pri kojoj svetli 10 mA. Priključena je baterija V1=9 V. Poznato je: VBE=0.7 V, VCE(sat)=0.2 V, R1=3.5 kΩ, R2=1 kΩ.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

Rešenje:

Da bi kolo sa slike radilo kao indikator postojanja nominalne vrednosti napajanja, tranzistor mora biti u zasićenju. Da bi tranzistor proveo potrebno je VBE=0.7 V. Razdelnik napona određuje napon uključenja/isključenja kola:

𝑉𝐵 =𝑅1

𝑅1 + 𝑅2𝑉1 = 7𝑉.

Za ulazno kolo tranzistora može se napisati jednačina: VB=VZ+VBE, tako da se za Zenerov napon dobija VZ=VB-VBE=6.3 V. Treba izabrati standardnu Zener diodu čiji je napon 6.2 V.

Za izlazno kolo može se postaviti jednačina: V1=R3ILED+VLED+VCE(sat), tako da se za otpornost R3 dobija 480 Ω, ako je struja kroz LED 10 mA.

ZADATAK 27. Bipolarni tranzistor u kolu sa slike ima ulogu drajvera DC motora. Minimalna struja potrebna za pokretanje motora je 20 mA, a maksimalna dozvoljena struja je 340 mA. Odrediti vrednost otpornika R1 i potenciometra R2 tako da izlazna struja bude u specificiranom opsegu. Pozanto je: VBE=0.6 V, β=40, VCC= 12 V.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe Rešenje:

Ova konfiguracija slična je Darlingtonovom paru gde su dva tranzistora integrisana u jedno kućište. Izlazna struja, koja treba da bude u opsegu od 20 mA do 340 mA, je IC2=βIB2=βIE1=β(IB1+IC1)= β(IB1+ βIB1)= β(1+ β) IB1. Odavde se dobija da je minimalna struja baze IB1min=0.012195 mA, a maksimalna IB1max=0.20731 mA. Za ulazno kolo može se napisati jednačina: VCC=(R1+R2)IB1+VBE+VBE. Maksimalna struja baze biće kad je potenciometar „krajnjem levom položaju“, tj. R2=0, tako da je:

𝑅1 =𝑉𝐶𝐶 − 2𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵1𝑚𝑚𝑚

= 52.095 𝑘Ω.

Minimalna struja biće kada je otpornost u bazi maksimalna, tj. potenciometar „u krajnjem desnom položaju“:

𝑅1 + 𝑅2 =𝑉𝐶𝐶 − 2𝑉𝐵𝐵𝐼𝐵1𝑚𝑚𝑚

= 885.61 𝑘Ω.

tj. treba izabrati potenciometar R2=833.51 kΩ. Napomenimo, da ako prilikom izbora standardnih vrednosti uzmemo potenciometar od 820 kΩ, treba izabrati veći otpornik, na pr. R1=68 kΩ.

ZADATAK 28. Kolo sa slike je tranzistorsko prekidačko kolo koje se koristi u alarmnom sistemu. Kada je signal na ulazu 12 V, tranzistor Q1 vodi, a Q2 ne vodi, tako da je izlazni napon jednak naponu napajanja (logička jedinica). Kada na ulazu nema napona Q1 ne vodi, a Q2 vodi, tako da je izlazni napon jednak naponu VCE(sat), što odgovara naponu logičke nule. Poznato je: VBE=0.7 V.

a) Odrediti vrednost otpornika R3 tako da struja bude ograničena na IC1=10 mA, ako je napon napajanja 12 V. Poznato je VCE(sat)=0.2 V.

b) Odrediti vrednost struje baze tranzistora Q1 tako da sigurno bude u zasićenju pri struji IC1=10mA. Maksimalna vrednost pojačanja tranzistora je β=300.

c) Odrediti vrednost otpornika R1 tako da tranzistor Q1 sigurno bude u zasićenju (za IB1=0.15 mA). Poznato je R2=1 MΩ, koji služi da obezbedi da baza tranzistora Q1 bude na masi, kada nema signala na ulazu (može se zanemariti struja kroz njega).

d) Odrediti vrednost otpornika R4 tako da struja baze tranzistora Q2 obezbedi rad tranzistora u zasićenju (IB2=0.15 mA), ako je opterećen sa RL=620 Ω. RL predstavlja otpornost ostatka kola alarmnog sistema.

ELEKTRONSKI FAKULTET Katedra za mikroelektroniku POLUPROVODNIČKE KOMPONENTE Računske vežbe

Rešenje:

a) Za kolektorsko kolo tranzistora Q1 ukoliko Q2 ne vodi može se pisati jednačina: VCC=R3IC1+VCE(sat), tako da se dobija R3=1.18 kΩ.

b) Da bi tranzistor radio u zasićenju mora biti ispunjen uslov IC1<βIB1, tako da je IB1>0.033 mA.

c) Za struju IB1=0.15 mA, iz jednačine za ulazni deo kola VIN=R1IB1+VBE, dobija se R1=75 kΩ.

d) Kada je tranzistor Q2 u zasićenju, tranzistor Q1 ne vodi, tako da je otpornost u kolu baze tranzistora Q2 jednaka R3+R4. Za izlazno kolo tranzistora Q2, kada je u zasićenju, može se napisati jednačina: VCC=RLIC2+VCE(sat), tako da je IC2=0.019 A. Struja baze treba da bude veća od IB2=IC2/β= 6.344·10-5 A. Za ulazno kolo tranzistora Q2 može se napisati jednačina: VCC=(R3+R4)IB2+VBE. Izračunaćemo otpornike za struju IB2=0.15 mA, tako da je R3+R4=75333.3 Ω. Potrebno je izabrati R4=74153.3 Ω. Prilikom izbora standardnih vrednosti, treba izabrati najpribližnije izračunatim.