ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και. 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si ).

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΤΕΙ - ΧΑΛΚΙ ΑΣ. διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και. 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si )."

Ἰάειρος Αλεβίζος
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 1 7. TΟ ΙΠΟΛΙΚΟ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Ανάλογα µε το υλικό διπολικά τρανζίστορ διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si ). κατασκευής τους, τα Aνάλογα µε τον τύπο του ηµιαγωγού που χρησιµοποιούν, διακρίνονται σε: 1. τρανζίστορ τύπου ΡΝΡ και 2. τρανζίστορ τύπου ΝΡΝ.

τρανζίστορ γερµανίου (Ge) και 2. τρανζίστορ πυριτίου (Si ).

2 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 2 Εκποµπός (Ε) Ν Ρ Βάση (Β) (α) Στερεά κατάσταση Ν Συλλέκτης (C) Τρανζίστορ ΝΡΝ Β Ι B Ι C Ι Ε C Ε (β) Ηλεκτρονικός συµβολισµός

3 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 3 Αρχή λειτουργίας Ανεξάρτητα αν είναι τύπου ΡΝΡ ή ΝΡΝ, πρέπει να εφαρµοστούν µεταξύ των τµηµάτων του τάσεις dc, τέτοιες ώστε : βάση-εκποµπός: ορθή πόλωση βάση-συλλέκτης: ανάστροφη πόλωση

4 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 4 Κωδ.αρ.: 2N2926 Κωδικοί αριθµοί: BC107 BC108 BC109 Κωδ. αρ: 2N3702 Κωδικοί αριθµοί: BFY51 2N2219 2N2905 Σχήµατα τρανζίστορ-κωδικοί Κωδ. αρ.: 3055

αρ: 2N3702 Κωδικοί αριθµοί: BFY51 2N2219 2N2905

5 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 5 Συµβολισµοί τάσεων και δυναµικών υναµικό ακροδέκτη σε σχέση µε το κοινό σηµείο (γείωση): V E, V B ή V C. π.χ. V C : δυναµικό του συλλέκτη ως προς το κοινό σηµείο. ιαφορά δυναµικού µεταξύ δύο ακροδεκτών: V BE (τάση µεταξύ βάσης-εκποµπού) V CE (τάση µεταξύ συλλέκτη εκποµπού)

6 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 6 Τα ρεύµατα στο διπολικό τρανζίστορ Ισχύει I E = I C + I B I B Συντελεστής ενίσχυσης ρεύµατος β = π.χ. ρεύµα βάσης 2 ma, όταν β=10 προξενεί ένα ρεύµα συλλέκτη: I C =βι Β =10 2 mα=20 ma B R C C E I C I E 0V Τα ρεύµατα στο τρανζίστορ + Ι I C B

7 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 7 Χαρακτηριστικές καµπύλες του τρανζίστορ Ι Β V ΒE Χαρακτηριστική καµπύλη εισόδου τρανζίστορ

8 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 8 Ι C (ma) Παρατηρούµε: ΕΝΕΡΓΟΣ ΠΕΡΙΟΧΗ Α Π Ο Κ Ο Π Η Χαρακτηριστικές εξόδου Ι Β 4 = 30 µα Ι Β 3 = 20 µα Ι Β 2 = 10 µα Ι Β 1 = 0 µα V CE (V) όταν το τρανζίστορ λειτουργεί στην περιοχή κόρου, η τάση µεταξύ συλλέκτη-εκποµπού V CE είναι σχεδόν 0 V. όταν το τρανζίστορ λειτουργεί στην περιοχή αποκοπής, το ρεύµα συλλέκτη Ι C είναι σχεδόν 0 ma.

9 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 9 Επίδραση του ρεύµατος βάσης Ι Β στο ρεύµα συλλέκτη Ι C Η R ρυθµίζει το V B, άρα και τη V ΒΕ (V E =0). Το Ι Β εξαρτάται από V BE. Για τρανζίστορ πυριτίου θεωρούµε V BE = 0.7 V.

10 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 10 Όταν R, V R Eίναι: V R =V CC -V B Επειδή V CC είναι σταθερή, όταν V B, V BE (=V B -V E, µε V E =0 V) Αντί να µεταβάλλουµε το ρεύµα της βάσης µεταβάλλοντας την τιµή της αντίστασης R, v in C C R B V CC R C

11 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 11 µπορούµε να έχουµε το ίδιο αποτέλεσµα εφαρµόζοντας ένα ηµιτονικό σήµα v in στη βάση του τρανζίστορ. Η θετική ηµιπερίοδο της v in προστίθεται και η αρνητική ηµιπερίοδο αφαιρείται από τη θετική dc τάση πόλωσης της βάσης V B. V B t V in + t = V Β +V in AC συνιστώσα DC συνιστώσα t

12 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 12 Κυκλώµατα πόλωσης τρανζίστορ Πόλωση τρανζίστορ: δηµιουργία κατάλληλων DC τάσεων στους τρεις ακροδέκτες, ούτως ώστε να υπάρχει συνεχή ροή ρεύµατος στον συλλέκτη. Οι τιµές των δυναµικών των ακροδεκτών του τρανζίστορ είναι: συνάρτηση της τάσης τροφοδοσίας του κυκλώµατος των χαρακτηριστικών µεγεθών του τρανζίστορ και των αντιστάσεων πόλωσης που τοποθετούνται στους ακροδέκτες

13 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 13 Βασικές µέθοδοι πόλωσης: α. Η µέθοδος του απλού κυκλώµατος πόλωσης β. Η µέθοδος του κυκλώµατος πόλωσης µε διαιρέτη τάσης

14 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 14 Το απλό κύκλωµα πόλωσης R B V B I B V CC V BE R B και R C : αντιστάσεις πόλωσης R C I C I E R B : καθορίζει το V B άρα και Ι Β και Ι C (=βi B ). R E V CE R C : καθορίζει το V C και την τιµή του µέγιστου V RC V RE =V E ρεύµατος συλλέκτη Ι cmax. V C

15 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 15 Ο ρόλος της αντίστασης εκποµπού R E Όταν αυξηθεί η θερµοκρασία περιβάλλοντος, αυξάνεται και το ρεύµα συλλέκτη Ι C, µε συνέπεια την εµφάνιση προβληµάτων στο κύκλωµα. Η αντίσταση R Ε στον εκποµπό αποτρέπει την αύξηση του I C. Εξήγηση: Όταν Ι C (αυξάνεται) και Ι Ε ( Ι C ) V R E. Επειδή το κάτω άκρο της αντίστασης βρίσκεται σε 0 V, η αύξηση του δυναµικού στα άκρα της µεταβιβάζεται αποκλειστικά στα άνω άκρο της, δηλ. στον εκποµπό δηλ, V E. Είναι όµως; V BE = V B - V E Θεωρώντας το δυναµικό της βάσης σταθερό, αυξανόµενου του V Ε, η V BE µειώνεται, µε συνέπεια να

16 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 16 µειωθεί και το ρεύµα βάσης Ι Β που συνεπάγεται και τη µείωση του ρεύµατος Ι C. Εξισώσεις που ισχύουν στο κύκλωµα Κύκλωµα εισόδου: V CC =I B R B +V BE +I E R E. Κύκλωµα εξόδου: V CC = V RC + V CE + V E ή V CC = I C R C + V CE + I E R E

17 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 17 Κύκλωµα πόλωσης µε διαιρέτη τάσης διαιρέτης τάσης: R 1, R 2. Στο κύκλωµα αυτό µπορεί να γίνουν δυο αναλύσεις: R 1 R 2 1η ανάλυση: δεχόµαστε Ι Β =0. Ισχύει: κύκλωµα εισόδου: IC I B I E V CC R C R E

18 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 18 V B ( R = 2 VR ) = V 2 CC R1 + R και V B VBE + IER 2 E Kύκλωµα εξόδου: V CC = I C R C + V CE + I E R E. =. 2 η ανάλυση. Είναι η ακριβής ανάλυση και λαµβάνει υπ όψη το Ι Β. Σχεδιάζεται το ισοδύναµο κατά Τhevenin του βασικού κυκλώµατος:

19 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 19 V BB R2 = VCC και R + R 1 2 R B R1R2 =. R + R Εξίσωση του βρόχου εισόδου: V BB =I B R B +V BE +I E R E. R B V BB V CC R C R E Ισοδύναµο κατά Thevenin 1 2

20 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 20 R 1 R 2 Ευθεία φορτίου - Σηµείο λειτουργίας I B I C I E R C R E V CC VCC ICRC V I R = I C I E CE E E 0 µε VCC IC (RC + RE ) VCE = 0 ή V + (R + R )I V 0 CE C E C CC = είναι της γενικής µορφής: Αχ+Βψ+Γ=0, µε χ=v CE, ψ=i C, Α=1, Β=R C +R E και παριστάνει ευθεία γραµµή η οποία ονοµάζεται ευθεία φορτίου (Ε.Φ), την οποία χρησιµοποιούµε για να απεικονίσουµε µε γραφικό τρόπο τη λειτουργία του τρανζίστορ.

21 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 21 Σχεδιασµός Ε.Φ. 1ο σηµείο: Για V CE =0 Cmax 2ο σηµείο: Για Ι C =0 V CEmax =V CC I C max = V CC R C + R E I CQ 0 I C (ma) I Ευθεία Φορτίου(ΕΦ) Q V CEQ I BQ I B4 = I B3 I B2 I B1 R V CEmax =V CC C V CC + R E V CEQ (V)

22 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 22 Σηµείο λειτουργίας Q: το σηµείο τοµής της Ε.Φ. µε τη χαρακτηριστική καµπύλη εξόδου που αντιστοιχεί στο Ι BQ. Ι CQ, V CEQ : προβολές του σηµείου Q στους άξονες των Ι C, V CE και αντιστοιχούν στις τιµές λειτουργίας του Ι C και V CE του κυκλώµατος

23 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 23 Τοποθέτηση του σηµείου Q στο µέσον της Ε.Φ. Με Q στο µέσον της Ε.Φ Από κύκλωµα: V CEQ = V V CEQ =V CC -I C R C - I E R E και µε αντικατάσταση Ι C =I B /β και I C I E V CC V Ι β (R R ) δηλ. V CEQ =f(i B ). CEQ CC Β C + Ι Β E εξαρτάται από V BE η οποία εξαρτάται από V B το οποίο ρυθµίζεται από R 1, R 2. Όταν R 1 (µειωθεί) V R1, V B (V R1 =V CC -V B ). Επειδή: V BE =V B -V E και µε V E σταθερά (R E =πολύ µικρή), όταν V B V BE Ι Β. 2

24 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 24 Από γενική εξίσωση, όταν I B V CEQ σηµείο Q, I CQ θα µετακινηθούν προς κόρο. Άρα η θέση του Q ρυθµίζεται επάνω στην Ε.Φ., µεταβάλλοντας την R 1 ή R 2. R πρ R 1 R 2 V CC R C R E V CC Ρυθµίζοντας το ποτενσιόµετρο R 1 για ένδειξη του βολτοµέτρου ίση µε (V CC /2) V τοποθετούµε το σηµείο λειτουργίας Q στο µέσον της ευθείας φορτίου 2 V

25 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 25 Παράδειγµα Το β του τρανζίστορ του κυκλώµατος του παρακάτω σχήµατος είναι 50. Προσδιορίστε τη θέση του σηµείου Q. Λύση 33 kω 10 kω R 1 R 2 V CC 18 V R C 2,2 kω R E 1 kω (33)(10) Εχουµε: R B = R 1 // R 2 = kω R B Ι Β V BB = V CC R C R E 7.7 kω

26 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 26 Επίσης είναι: V BB = V CC R R R = = 1 2 B 4.2 V Κύκλωµα εισόδου: V V = R I + R BE I E = I C + I B = βi B + I B = (β + 1)I B Αντικαθιστώντας και λύνοντας ως προς Ι B (=Ι ΒQ ) θα έχουµε: I V V 2 B 4.2 0,6 ma 7,7 + (51)1 BB BE BQ = = = RB + (β + 1)RE Είναι: ΙCQ = βi = ma = BQ Είναι: V CEQ =V CC -R C I CQ +R E I EQ E I E 61µA 3 ma µε I CQ I EQ η προηγούµενη σχέση γίνεται: V CEQ V CC -(R C +R E )I CQ και µε αντικατάσταση : V CEQ 18-(2,2+1)3=8,4 V

27 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 27 Το σηµείο που η Ε.Φ. τέµνει τον άξονα του ρεύµατος είναι το ή Ι C max = R C V 18 V = 5,8 ma. (2,2 + 1) kω Ι C max = Ι C(Q) 7 5, Ι C (ma) Ι Cmax (ma) Q 0 5 8, V CE(Q) V CEmax CC + V CE (V) R E

28 7. Εισαγωγή στο διπολικό τρανζίστορ-ι.σ. ΧΑΛΚΙΑ ΗΣ διαφάνεια 28 Το σηµείο που η Ε.Φ. τέµνει τον άξονα της τάσης είναι το V CEmax =V CC =18 V. Σχεδιάζουµε την Ε.Φ.. Από το σηµείο V CEQ =8,4 V, φέρνουµε κάθετη που τέµνει την Ε.Φ. στο σηµείο λειτουργίας Q προσδιορίζοντας έτσι το σηµείο αυτό. Προβάλλοντας το Q στον άξονα του ρεύµατος βρίσκουµε ότι I CQ =3,1 ma.

Σχετικά έγγραφα

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΟΣ ΚΟΙΝΟΥ ΕΚΠΟΜΠΟΥ ΜΕΛΕΤΗ DC ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ Στο σχήμα φαίνεται ένα κύκλωμα κοινού εκπομπού από το βρόχο εισόδου Β-Ε ο νόμος του Kirchhoff δίνει: Τελικά έχουμε: I I BB B B E E BE B BB E IE