BIPOLARNI TRANZISTOR Auditorne vježbe

Transcript

1 BPOLARN TRANZSTOR Auditorne vježbe Struje normalno polariziranog bipolarnog pnp tranzistora: p n p p - p n B0 struja emitera + n B U B B U B struja kolektora p + B0 struja baze B n + R - B0 gdje je R - p relacija koja povezuje sve tri elektrodne struje + B Parametri kojima je defniran svaki tranzistor su: djelotvornost emitera γ, prijenosni (transportni) faktor β i faktori strujnog pojačanja α i β. djelotvornost emitera (pnp tranzistor) γ γ < 1 + n prijenosni (transportni) faktor (pnp tranzistor) p R β 1 β < 1 Za bipolarni tranzistor u spoju ZB vrijedi: β γ + B0 α + B0 faktor strujnog pojačanja tranzistora u spoju ZB: α β γ p α < 1 α B0 Za bipolarni tranzistor u spoju Z vrijedi: B + βb + ( β + 1) B0 1 α 1 α faktor strujnog pojačanja tranzistora u spoju Z: α β β +1 α β β >> 1 1 α 1

2 Za normalno polarizirani bipolarni pnp tranzistor odrediti djelotvornost emitera γ, prijenosni faktor β i faktor strujnog pojačanja u spoju ZB α ako je struja šupljina emitera 0 puta veća od struje elektrona emitera i 1,1 put veća od struje šupljina kolektora. 0 n n 0,05 1,1 p Djelotvornost emitera γ za pnp tranzistor može se izračunati prema relaciji: γ + n + 0,05 1 1,05 0,954 Prijenosni (transportni) faktor β je: β p p 1,1 p 0,9091 Faktor strujnog pojačanja u spoju ZB α iznosi: α + n p γ β 0,8639

3 Silicijski pnp tranzistor je normalno polariziran i radi sa strujom emitera 10 ma. Odrediti struju baze B i struju kolektora, te sve komponente tih struja. Zadano je: γ 0,981; β 0,9994; B0 0; T 300K. α γ β 0,981 0,9994 0,9804 γ γ 0, ,81 ma α + B0 0, ,804 ma + n n , ,19 ma p β p β 0,9994 9, ,804 ma p + B0 9,804 ma R p 9, , µa B R + n B , ,196 ma 3

4 Sukladno prikazanim shemama odrediti faktor strujnog pojačanja bipolarnog tranzistora u spoju zajedničkog emitera β. Za spoj ZB (lijeva shema) vrijedi relacija: α + (1) B0 Sa slike je vidljivo da uz struju emitera jednaku 0 teče struja kolektora iznosa na: uz 0 na Uvrštavanjem navedenih iznosa za i u relaciju (1), dobije se iznos struje B0 : B0 α 0 na Za spoj Z (desna shema) vrijedi relacija: β + ( β + 1) () B B0 Sa slike je vidljivo da uz struju baze jednaku 0 teče struja kolektora od 0,1µA: uz B 0 0,1µA Uvrštavanjem navedenih iznosa za B i u relaciju (), dobije se faktor strujnog pojačanja u spoju Z β: β + ( β + 1) B B0 β 0 + ( β + 1) B0 β + B0 B0 6 0, β β B0 B0 β 49 4

5 UNPOLARN TRANZSTOR Auditorne vježbe zlazne karakteristike silicijskog n-kanalnog FT-a zadane su na slici. Odrediti područje rada FT-a u radnoj točki A i u radnoj točki B ako napon praga korištenog FT-a U GS0 iznosi -5,4 V. Na granici između triodnog područja rada FT-a i područja zasićenja napon U DS iznosi: Radna točka A: U DS U GS U GS0 Sa slike je vidljivo da FT u radnoj točki A radi pri naponu U GS od 0V. Pri tom naponu U GS, prema slici, napon U DS iznosi 5V. Najprije za zadani napon U GS treba odrediti granicu između triodnog područja i područja zasićenja, a nako toga provjeriti da li je napon U DS u radnoj točki veći ili manji od napona U DS na granici radnih područja. U DS 0 ( 5,4) 5,4 V U DS A 5 V 5 V < 5,4 V Budući da je napon U DS u radnoj točki A iznosi 5V, tj. manji je od napona na granici radnih područja, očito je da FT u radnoj točki A radi u triodnom području. Radna točka B: U ovoj radnoj točki FT radi pri naponu U GS od -V pa je na granici radnih područja napon U DS : U DS U GS U GS0 ( 5,4) 3,4 V Sa slike je vidljivo da je napon U DS u radnoj točki B puno veći od 3,4 v pa se može zaključiti da se radna točka B nalazi u području zasićenja. 5

6 Prijenosna karakteristika n-kanalnog FT-a u zasićenju prikazana je na slici. Odrediti struju D i napon U GS ako je FT uključen u strujni krug za kojeg je ovisnost napona U GS o struji D dana izrazom: D U GS. Dobiveni rezulat potvrditi grafičkim postupkom. Sa prijenosne karakteristike prikazane na gornjoj slici mogu se očitati karakteristične veličine, a to su struja DSS i napon U GS0. Struja DSS je struja koja teče kroz kanal FT-a kada je napon U GS jednak nuli i tada je kanal FT-a najširi. Napon U GS0 je napon dodira ili napon praga FT-a, a to je napon U GS pri kojem širina kanala FT-a postane jednaka nuli pa struja D prestaje teći. kada je U GS 0 D DSS 1 ma kada je D 0 U GS U GS0-1 V Prijenosna karakteristika FT-a u područu zasićenja može se opisati paraboličnom funkcijom: D DSS U 1 U GS GS0 D UGS 1 1 (1) Relacija (1) je jednadžba s dvije nepoznanice (struja D i napon U GS ). Da bi odredili vrijednosti struje D i napona U GS potrebno je iskoristiti još jednu relaciju koja povezuje te dvije veličine. U tekstu zadatka dana je i ovisnost struje D o naponu U GS za konkretan strujni krug i ta relacija predstavlja drugu jednadžbu s dvije nepoznanice. Rješavanjem sistema jednadžbi mogu se odrediti tražene veličine. D UGS 1 1 (1) D U GS () UGS +,5UGS

7 Rješenje kvadratne jednadžbe daje dvije vrijednosti za napon U GS : U GS1-0,5 V U GS -V Traženo rješenje je napon U GS1 od -0,5 V. Napon U GS od - V nema fizikalnog značenja budući da je iz zadanih podataka o FT-u vidljivo da je njegov napon praga U GS0-1 V. To znači da struja kroz kanal FT-a prestaje teći čim napon U GS dosegne -1 V i svako daljnje povećanje napona U GS nema utjecaja na protok struje D jer je kanal FT-a zatvoren i struja D ne teče već pri naponu U GS od -1 V. U GS U GS1-0,5 V D (-0,5), ,5 ma Dobivena rješenja za struju D i napon U GS mogu se potvrditi i grafičkim postupkom. Potrebno je nacrtati paraboličnu funkciju kojom je definirana prijenosna karakteristika korištenog FT-a i u isti koordinatni sustav ucrtati i zadanu ovisnost struje D o naponu U GS (ta ovisnost grafički predstavlja u D -U GS koordinatnom sustavu jednadžbu pravca). Traženo rješenje zadatka nalazi se u presjecištu parabole i pravca. Pravac sječe parabolu u dvije točke, a traženo rješenje zadatka je točka na slici označena s Q jer poznavajući rad FT-a samo to presjecište ima fizikalnog smisla. Q (U GS ; D ) Q (-0,5 V; 0,5 ma) 7