LUCIANA TOTI ELEKTRONIKA 1. Shtëpia botuese GRAND PRIND

Transcript

1 LUCIANA TOTI ELETRONIA 1 Shtëpia botuese GRAN PRIN 1

2 Autorja: Tel , Redaktore shkencore: Garentina Bezhani Arti grafik dhe kopertina: Agetina onomi Botues: Shtëpia botuese GRAN PRIN Adresa: Rr. Mihal Grameno, Nr. 180, Tiranë Tel

3 Teksti i plotë i lëndës së elektronikës është hartuar në dy volume. Volumi i parë, që po i prezantohet lexuesit, studion elementet bazë të elektronikës, funksionimin dhe fushën e përdorimit të tyre në industri. Ai fillon me studimin e plotë të diodave e transistorëve, pasi kuptimi sa më mirë i tyre e ndihmon nxënësin të jetë mjaft i qartë në studimin e qarqeve të intergruar. Gjithashtu i është kushtuar rëndësia e duhur analizës së qarqeve elektronike duke shqyrtuar në mënyrë të detajuar skemat e rrymës së vazhduar. Në këtë tekst do të gjeni mjaft elementë, zbatimi i të cilëve haset kudo në jetën e përditshme në pajisjet më bashkëkohore, si: LC, panelet diellore, etj. Në volumin e dytë vijohet me analizën e skemave amplifikuese me sinjal alternativ në hyrje, efektin e frekuencës, njohuritë bazë për qarqet e intergruar si dhe skemat bazë të tyre, oshilatorët, burimet e fuqisë, skemat e kontrollit, etj. Gjuha e përdorur është zgjedhur në mënyrë të tillë që të jetë sa më e thjeshtë dhe e kuptueshme për nxënësit e studentët. Ajo bazohet mbi shpjegime mjaft të qarta shkencore, algjebrike e trigonometrike dhe mbi përvojën e punës shumëvjecare të autores në këtë fushë dhe me këtë nivel arsimimi të nxënësve. Gjatë studimit do të gjeni mjaft shembuj të zgjidhur, që do t u orientojnë drejt në arsyetimin problemeve të shumta që lidhen me cështjet bazë gjatë studimit. Pra nxënësi do të gjejë njohuri teorike shkencore të kuptueshme, bashkëkohore dhe mjaft të përdorshme në praktike. Përmbajtja e tekstit është përshtatur në vija të përgjithshme me programin mësimore të nxënësve që studiojnë këtë lëndë në shkolla të ndryshme, megjithate pranohen të gjitha sygjerimet e bëra nga grupet e inxhinierëve. Për hartimin e këtij teksti autorja është mbështetur në literaturën më bashkëkohore në fushën e elektronikës dhe kryesisht në tekstet: 3

4 Elektronics Principles nga MALVINO Elektronics evices and Circuits Theory nga Robert L.Boylestad dhe Luis Nashelsky Basic Electronics nga Benard Grob Elektronics Principles and Applications nga Schuler Introductory Circuit Analysis nga Robert L. Boylestad eshiroj të falenderoj secilin që zgjedh këtë tekst për të fituar njohuri teorike e praktike në fushën e elektronikës. Me respekt Ing. LUCIANA TOTI 4

5 TEMA : IOAT HE LLOJET E TYRE apitulli I Parathënie iodat ideale Materialet gjysmëpërcjellës Nivelet energjitike Materialet gjysmëpërcjellëse të tipit p dhe n iodat gjysmëpërcjellëse Rezistenca statike dhe dinamike Qarqet ekuivalente të diodës Të dhënat specifike të diodës ontrolli i diodës ioda zener ioda emërtuese e dritës emetuese Fotodioda Optoizolatorët ioda Schootky ioda varikap ioda tunnel ioda me rrymë konstante ioda e kundërt (back diodë) Varistori LC (ekranet me kristal të lëngshëm) Qelizat diellore apitulli II TEMA : ZBATIME TE IOAVE Hyrje Ndërtimi i linjës së ngarkesës 5

6 Sinjali sinusoidal Transformatori rejtuesi gjysmëvalë rejtuesi urë Greatz rejtuesi me transformator me pikë mesi Shumëfishesit e tensionit Prerësit (Clippers) Clamper (Qarqet që i mbivendosin sinjalit një komponente konstante) Stabilizimi me diodë zener ioda të lidhura në seri e paralel Portat logjike EHE/OSE me dioda. apitulli III TEMA : TRANSISTORI YPOLAR Parathënie Ndërtimi i transistorit Parimi i punës së transistorit Transistori si amplifikues i Tensionit Skema me bazë të përbashkët Skema me emiter të përbashkët Skema me kolektor të përbashkët Transistori në rolin e celësit Përmbledhje apitulli IV TEMA : MENYRAT E POLARIZIMIT TE TRANSISTOREVE YPOLAR Njohuri të përgjithshme Zona e lejuar e punës së tranzistorit Skema me polarizim fiks Skema e polarizimit me emiter të stabilizuar Skema me pjestues tensioni Skema me lidhje të kundërt në kolektor Transistori p-n-p Transistori në rolin e celësit 6

7 apitulli V TEMA : TRANSISTORET ME EFT FUSHE (FET) Njohuri të përgjithshme Ndërtimi e karakteristikat e JFET. arakteristika e transferimit Të dhënat specifike të JFET. MOSFET me varfërim (ngushtim) MOSFET me pasurim (zgjerim) CMOS apitulli VI TEMA : MENYRAT E POLARIZIMIT TE TRANSISTOREVE ME EFET FUSHE Skema me polarizim fiks Skema me vetpolarizim Skema me pjestues tensioni Polarizimi i MOSFET me varfërim (ngushtim) Polarizimi i MOSFET me pasurim (zgjerim) Mënyra e polarizimit me lidhje të kundërt Qarqe të kombinuar me BJT e FET 7

8 1. IOAT GJYSEMPERCJELLESE 1.1 PARATHENIE Në këtë kapitull do të studiohet teoria e gjysmëpërcjellësve, më pas bashkimi p-n, që është kyci i ndërtimit të një diodë gjysmëpërcjellëse. Fjala diodë është formuar nga bashkimi i fjalëvë two + electrode, ku vendoset di në vend të two dhe ode në vend të electrode. Më pas do të shohim si punon një diodë e kjo na pregatit për studimin që do t i bëhet transistorit në kapitujt e tjerë.transistori është kombinimi i dy diodave në një element të vetëm. Në hjetor të vitit 1947 u zbulua tranzistori i parë. Që prej asaj kohe, kur tranzistori i parë ishte i mbështjellë me tub qelqi, e deri në ditët tona, njohuritë në fushën elektronikës kanë evoluar shumë. Tani brenda qarqeve të intergruara (IC) kemi miliona tranzistorë në një hapësirë jo më të madhe se ajo e thoit të gishtit të madh. Problemi i minimizimit duket se është kufizuar në tre faktorë (secili prej tyre është patur parasysh në këtë tekst): në cilësinë e vetë materialeve gjysmëpërcjellës, në teknikat e projektimit të skemave dhe në kufizimin e sipërfaqes së pajisjeve të prodhura e vepruese. 1.2 IOAT IEALE Elementi i parë që do përshkruajmë është dioda. y është elementi më i thjeshtë gjysmëpërcjellës, por luannjë rol shumë të rëndësishëm në sistemet elektronike. Ajo do të gjendet që nga zbatimet më të thjeshta e deri tek ato më të ndërlikuara. Termi ideal do të përdoret shpesh në këtë tekst dhe ai do t i referohet çdo elementi ose sistemi që ka karakteristika ideale - të përsosura në çdo drejtim. ioda ideale është element me dy dalje me simbol si në figurën 1.1.(a) dhe karakteristikë voltampere si në figurë1.1.(b). 8

9 Fig.1.1 arakteristika dhe simboli i diodës. Në një diodë ideale kalon rrymë vetëm në një kah, në atë të përcaktuar nga shigjeta në simbol, kur tensioni i zbatuar në diodë ka polaritetin e treguar në fig 1.1(a). ur tensioni që zbatohet në diodë do të ketë polaritet të kundërt, atëherë në të nuk kalon rrymë, pra I = 0. arakteristika e paraqitur në fig.1.1.(b) quhet karakteristika volt-amper e diodës, sepse ajo tregon lidhjen midis tensionit të zbatuar në diodë (V ) dhe rrymës që kalon në të (I ). Në këtë tekst, në pjesën më të madhe të karakteristikave, boshti i ordinatave (boshti y) do të shërbejë si boshti i rrymës dhe boshti i abshisave (boshti x) si boshti i tensionit. arakteristika e diodës ideale fig.1.1(b) përbëhet nga dy zona: zona 1 që i përket kuadratit të parë të boshteve dhe zona 2 që i përket kuadratit të tretë. Në kuadratin e parë dioda është e polarizuar në të dretë dhe ka karakteristikën e paraqitur në zonën 1 ku V = 0 dhe I ka vlerë maksimale, pra dioda paraqitet si një qark i lidhur në të shkurtër. Në kuadratin e tretë dioda është e polarizuar në të kundërt dhe ka karakteristikën e paraqitur në zonën 2 ku V ka vlerë maksimale dhe I = 0. Pra dioda paraqitet si një qark i hapur. Pra mund të nxjerrim si përfundim se dioda ideale ka karakteristikat e një çelësi që përcjell rrymë vetëm në një kah. Një parametër i rëndësishëm i diodës është rezistenca e saj në pikën ose regjimin e punës. Nëse ne konsiderojmë regjim përcjellshmërie atë ku drejtimi i rrymës në diodë dhe polariteti i tensionit në diodë është si në kuadrantin e parë në fig.1.1(b), vlera e rezistencës së drejtë R përcaktohet F nga ligji i Ohmit si më poshtë : (Qark i shkurtër) ku V është tensioni i drejtë në diodë dhe I është rryma e drejtë që kalon F F në diodë. ioda ideale, si rrjedhim, është një qark i shkurtër për regjimin e përcjellshmërisë. Nëse konsiderojmë që në diodë është zbatuar tension i kundërt ( kuadranti i tretë në fig.1.1(b), vlera e rezistencës së kundërt përcaktohet nga ligji i Ohmit si më poshtë : 9

10 (Qark i hapur) u V është tensioni i kundërt në diodë dhe I është rryma e kundërt në R R diodë. ioda idele, si rrjedhim, është një qark i hapur në regjimin e jopërcjellshmërisë. Në fig.1.2 tregohet gjendja e përcjellshmërisëdhe e jopërcjellshmërise së diodës ideale. (b) Fig.1.2 (a) Gjendja e përcjellshmërisë dhe (b) e jopërcjellshmërisë e diodës ideale në variësi të tensionit të zbatuar. Në përgjithësi është e thjeshtë të përcaktojmë regjimin e përcjellshmërisë e të jopërcjellshmërisë duke vënë re kahun e rrymës në varësi të tensionit të zbatuar. ahu i rrymës konvencionale është konsideruar ai i kundërt me atë të rrjedhjes së elektroneve. Fig.1.3 (a) Gjendja e përcjellshmërisë dhe jopërcjellshmërisë së diodës ideale e përcaktuar nga kahu i rrymës konvencionale në varësi të lidhjes së diodës në qark. 10

11 Lind pyetja: Sa është rezistenca e kalimit të drejtë të diodës reale krahasuar me atë të diodës ideale? Sa është rezistenca e kalimit të kundërt të diodës reale krahasuar me atë të diodës ideale? ëto pyetje do marrin përgjigje në mësimet e mëposhtme. USHTRIME 1. Përshkruani me fjalët tuaja kuptimin e fjalës ideale për një element ose sistem. 2. Përshkruani me fjalët tuaja karakteristikat e diodës ideale dhe si përcaktohet që ajoështë në gjendje përcjellëse apo jo. Pse dioda përafrohet me një qark të hapur apo në të shkurtër? 3. Cili është ndryshimi mes një çelësi të thjeshtë dhe të një diodë ideale. 1.3 MATERIALET GJYSEMPERCJELLES. Përcjellës është një material, që lejon një lëvizje të madhe të ngarkesave, kur në të zbatohet një burim tensioni me amplitudë të caktuar. Izolues është një material që ka nivel të ulët përcjellshmërie kur në të zbatohet një burim tensioni. Një gjysmëpërcjellës, si rrjedhim, është një material që ka një nivel përcjellshmërie diku midis ekstremeve të një izolatori dhe një përcjellësi. Rezistenca e një materiali është në përpjestim të zhdrejtë me përcjellshmërinë tij. Sa më i lartë është niveli i përcjellshmërisë, aq më i vogël është niveli i rezistencës. Rezistenca specifike (ρ) përdoret shpesh për krahasimin e nivelit të rezistencave të materialeve. Rezistenca specifike e një materiali matet me Ω x cm ose Ω x m. ujtojmë që: x cm (1.1) A - sipërfaqja e seksionit tërthor të përcjellësit l - gjatësia e përcjellësit 11

12 Në fakt, nëse sipërfaqja e faqes së një kubi (fig. 1.4) është 1 cm 2 dhe lartësia 1cm, vlera e rezistncës së tij është e barabartë me vlerën e rezistencës specifike të një materiali. Pra R = ρ l = ρ (1cm) = ρ Ω A (1cm 2 ) Fig.1.4 Përcaktimi i rezistencës jo tabelë na ndihmon për të krahasuar nivelin e rezistencave specifike të materialeve të mëposhtëm. Tabela 1.1 Në tabelën 1.1 janë dhënë vlerat e tre kategorive të gjera materialesh. uket qartë që silici e germaniumi janë materiale gjysmëpërcjellës. Ato janë dy materiale që kanë marrë përdorim të gjerë në zhvillimin e elementeve gjysmëpërcjellës. Një fakt i rëndësishëm është niveli shumë i lartë i pastërtisë me të cilin ato mund të prodhohen. Nëse në një pjesë shumë të vogël prej materiali silici futet një numër i caktuar atomesh të tjerët (tipet e tyre do t i përmendim më poshtë), karakteristikat e materialit mund të ndryshojnë. Meqë këto veti i gëzon Ge dhe Si, ato kanë marrë përdorim të gjerë. Fakti që karakteristikat e tyre ndryshojnë vecanërisht nën ndikimin e dritës apo të nxehtësisë, bën që ato të kenë një rol të rëndësishëm në zhvillimin e elementeve të ndjeshme ndaj dritës ose të nxehtësisë. 12

13 Atomet e të dy materialeve (Ge ose Si) formojnë një model shumë të përcaktuar me natyrë periodike (pra që përsëritin vetveten). Një model i kompletuar është quajtur kristal. ristali është një strukturë tre dimensionale si në fig.1.5. Fig. 1.5 Struktura e një kristali Ge ose Si Modeli i Bohrit për dy gjysmëpërcjellësit më të përdorshëm janë treguar në fig.1.6 Fig. 1.6 Modeli i Bohrit për a) Ge dhe b) Si. (b) Atomi i Ge ka 32 elektrone të shpërndara nëpër orbita, ndërsa atomi i Si ka 14 elektrone të shpërndara nëpër orbita. Si shihet Ge dhe Si janë atome katërvalente, sepse kanë secili nga katër elektrone valence. Në kristalin e pastër te Ge apo Si 4 elektronet e valencës së çdo atomi lidhen me atomet e valencës së 4 atomeve të tjerë, duke formuar një lidhje kovalente, si në fig

14 Fig. 1.7 Lidhja kovalente e atomeve të Silicit. Elektronet e valencës me energji kinetike të mjaftueshme, për arsye të ndryshme mund të thyejnë lidhjen kovalente dhe të dalin në gjendje të lirë. Shkaqet natyrale përfshijnë efektin e energjisë së dritës në formën e fotoneve dhe energjisë termike në ambjentin rrethues.në temperaturën e dhomës ndodhen afërsisht 1, 5x10 10 mbartës të lirë në një centimetër kub brenda materialit të Si, ndërsa tek Ge, brenda të njëjtës sipërfaqe ndodhen 2, 5x10 13 mbartës të lirë në një centimetër kub. Raporti i numrit të elektroneve të lirë tek Ge ndaj atij të Si është rreth 10 3 më i madh e kjo tregon se Ge është përcjellës më i mirë në temperaturën e dhomës. Rritja e temperaturës së një gjysmëpërcjellësi mund të sjellë një rritje reale të numrit të elektroneve të lirë në material. Me rritjen e numrit të elektroneve të lirë, do të rritet niveli i përcjellshmërisë e për pasojë, do të ulet vlera e rezistencës. Materialet gjysmëpërcjellës, si Ge e Si, në të cilët zvogëlohet rezistenca me rritjen e temperaturës, thuhet se kanë koeficient negativ temperature. Rezistenca e shumicës së përcjellësve rritet me rritjen e temperaturës, ata kanë koeficient pozititv temperature. USHTRIME 1. (a) uke përdorur tabelën 1.1 përcaktoni rezistencën e Si me sipërfaqe 1 cm 2 dhe me gjatësi 3 cm. 14

15 (b) Përsërite pikën (a) për sipërfaqe 4 cm 2 dhe me gjatësi 1 cm. (c) Përsërite pikën (a) për bakrin dhe krahasoni rezultatin. 2. Me fjalët tuaja shpjegoni vetitë e një materiali me koeficient negativ temperature dhe lidhjen kovalente. 3. Vizatoni strukturën atomike të bakrit. Pse ai është një përcjellës i mirë? 1.4 NIVELET ENERGJITIE Në strukturën e atomit të vecuar ndodhen nivelet energjitike të shoqëruar me elektronet e çdo orbite, si tregohet në fig.1.8a. Çdo material do të ketë nivelet energjitike të lejuara për elektronet në strukturën atomike të tij. Sa më e madhe të jetë largësia e elektronit nga bërthama, aq më e lartë është gjendja energjitik e tij, dhe çdo elektron që ka lënë atomin mëmë të tij ka një gjendje energjitike më të lartë se çdo elektron në strukturën atomike. Energjia (etj.) (etj.) Fig. 1.8 (a) 15

16 Elektronet e valencës brenda strukturë s atomike Bandat mbulojnë pjesërisht njëratjetrën Izolatori Gjysmëpërcjellësi Përcjellësi Fig. 1.8 (b) Fig.1.8 Nivelet energjitike: a) nivelet e ndara në strukturat atomike. b) banda e përcjellshmërisë dhe banda e valencës së një izolatori, gjysmëpërcjellësi dhe përcjellësi. Energjia që shoqëron çdo elektron është matur me elektron-volt (ev). Madhësia e saj është afërsisht: W=QV ( ev ) (1.2) u Q është ngarkesa e një elektroni. uke zëvendësuar ngarkesën e një elektroni dhe diferencën e potencialit prej një volt në ekuacionin (1.2) do të rezultojë një nivel energjitik një elektron-volt. uke kujtuar që ngarkesa e një elektroni është 1.6 x C, W=QV=(1.6 x )(1V) 1eV=1.6 x J (1.3) Në zeron absolute ( C) të gjitha elektronet e valencës së materialeve gjysmëpërcjellëse kanë nivel energjitik të bandës së valencës, si në fig.1.8(b). Në temperaturën e dhomës, (25 C), një numër i madh i elektroneve të valencës kanë fituar energji kinetike të mjaftueshme për të lënë bandën e valencës e për të përshkuar boshllëkun (hapësirën energjitike) të përcaktuar nga E në fig.1.8(b) dhe hyjnë në zonën e përcjellshmërisë. g Për silicin E është 1.1 ev, për germaniumin E g është 0.67 ev. g 16

17 Për izolatorët energjia e hapësirës është 5 ev ose më shumë. Përcjellësi ka elektrone në zonën e përcjellshmërisë edhe në 0 O. Në temperaturën e dhomës ndodhen më shumë mbartës të lirë, që mund të lindin një rrymë. Nëse brenda materialeve gjysmëpërcjellës futen papastërti, pra atome të tjerë, rritet numri i mbartësve në zonën e përcjellshmërisë. USHTRIME 1. Sa është energjia në J që duhet për të lëvizur një ngarkesë prej 6 O C nga një diferencë potenciali 2 V. 2. Nëse për të lëvizur një ngarkesë duhen 36 ev dhe një diferencë potenciali 12V, sa është ngarkesa? 1.5 GJYSEMPERCJELLESIT E TIPIT p HE n arakteristikat e materialeve gjysmëpërcjellës mund të ndryshojnë duke shtuar atome të jashtëm (papastërti) brenda materialit relativisht të pastër. ëto papastërti, megjithëse janë në raportin 1 me 10 milion, ndryshojnë vetitë e materialit gjysempëmpërcjellës Ekzistojnë dy tipe materialesh me rëndësi të jashtëzakonshme në prodhimin e pajisjeve gjysmëpërcjellëse: tip n dhe tip p. Secili prej tyre do të përshkruhet me imtësi. Gjysëmpërcjellësi tip n Të dy tipet e materialeve janë formuar nga shtimi i një numri të paracaktuar të atomeve të papastër brenda një materiali bazë Si apo Ge. Tipi n është krijuar nga futja e atomeve pesë valentë (me pesë elektrone valence), të tillë si antimoni, arseniku dhe fosfori. Në fig.1.9 në një element bazë Si është përdorur antimoni si papastërti. Sic shihet ndodhet një elektron i pestë i atomit të papastërt, i cili është i pashoqëruar me lidhje kovalente të posacme. y elektron i mbetur, i liruar nga atomi mëmë, është relativisht i lirë për të lëvizuar brenda materialit të ri tip-n. 17

18 Fig. 1.9 Materiali tip n Atomi i futur si papastërti ka dhuruar një elektron të lirë në strukturë. Atomet e futura si papastërti me pesë elektrone valence janë quajtur atome dhuruese. Materiali i tipit n është elektrikisht neutral, sepse numri i protoneve me ngarkesë positive në bërthamë është i barabartë me numrin e elektroneve të ngarkuara negativisht në strukturë. Fig Efekti i atomeve dhuruese në strukturën e bandave energjitike. 18

19 Gjysëmpërcjellësi tip p Materiali tip p është formuar nga vendosja atomeve të jashtëm (të quajtur papastërti) brenda një kristali të pastër të Si ose Ge të, që kanë tre elektrone valence. Elementët më të përdorur për këtë qëllim janë bori, galiumi, indiumi. Efekti i njërit prej këtyre elmenteve, borit, në elementin bazë Si, është treguar në fig.1.11: (B) Fig.1.11 Atome bori si papastërti në materialin tip p Sic shihet ndodhet një numër i pamjaftueshëm i elektroneve për të plotësuar lidhjen kovalente të strukturës së re. Vendi bosh është quajtur vrimë. Në vendin bosh mund të futet pa vështirësi një elektron i lirë. Atomi me tre elektrone valence i vendosur brenda kristalit të pastër është quajtur atom marrës. Materiali i tipit p është elektrikisht neutral, për të njëjtën arsye si u tha më lart. Lëvizja e vrimave kundrejt elektroneve Në fig.1.12 tregohet mënyra e lëvizjes relative të vrimave. Nëse një elektron valence ka energji kinetike të mjaftueshme për t u shkëputur nga lidhja kovalente, ai mund të shkojë të plotësojë vendin bosh (vrimën) në atomin fqinjë. Elektroni që u largua nga lidhja kovalente krijoi një vend bosh në të, pra një vrimë. ështu elektroni u zhvendos djathtas, ndërsa vrima majtas.rejtimi konvencional i rrymës përputhet me drejtimin e lëvizjes së vrimave. 19

20 Fig Lëvizja e elektroneve dhe e vrimave Mbartës me shumicë e pakicë Në një material tip n (fig1.13 a) elektroni është quajtur mbartës shumice, vrima është mbartës pakice. Në një material tip p (fig.1.13 b) vrima është mbartës shumice e elektroni është mbartës pakice. ur elektroni i pestë i një atomi dhurues lë atomin mëmë, atomi i mbetur ka ngarkesë positive dhe shenja positive brenda rrethit përfaqëson jonin dhurues. Për arsye të ngjashme shenja negative brenda rrethit përfaqëson jonin marrës. Figure 1 Fig (a) Material tip n (b) Material tip p + jon pozitiv + vrima - elektron - jon negativ

21 20

22 USHTRIME 1. Përshkruani ndryshimin midis materialeve gjysmëpërcjellëse tip n dhe p. 2. Përshkruani ndryshimin midis atomeve marrës e dhurues. 1.6 IOAT GJYSEMPERCJELLESE iodat gjysmëpërcjellëse janë formuar nga bashkimi i dy shtresave gjysmëpërcjellëse të tipeve të ndryshme (por me të njëjtën bazë Si ose Ge) si në fig Sapo dy shtresat gjysmëpërcjellëse bashkohën, elektronet e vrimat në zonën e bashkimit fillojnë të kombinohen. Zona ku shfaqen jonet pozitive e negative quhet barrierë potenciale ose shtresë e kundërt, në përshtatje me shenjën e kundërt të mbartësve në këtë zonë. ioda është një element me dy dalje: anoda dhe katoda. Një diodë mund të ndodhet në këto gjendje (në varësi të tensionit të zbatuar ): e papolarizuar (V = 0), e polarizuar në të drejtë (V >0) dhe e polarizuar në të kundërt (V < 0). (e papolarizuar) Fig Bashkimi i dy shtresave p dhe n 21

23 IOA E PAPOLARIZUAR NGA JASHTE (V = 0V). ioda quhet e papolarizuar kur në të nuk zbatohet tension, pra V = 0V (fig.1.14). Elektronet e lira në shtesën gjysmëpërcjellëse tip n me energji kinetike të mjaftueshme, mund të kalojnë bashkimin e dy shtresave duke krijuar një jon pozitiv atje ku largohen, pra në shtresen n. ur ky elektron hyn në shtresën p dhe bie në një vrimë atomi bëhet jon negativ. Sa herë që një elektron kalon bashkimin krijohet një cift jonesh (fig. 1.14). Numri i mbartësve të shumicës është shumë i madh, por një numër i vogël i mbartësve të shumicës me energji kinetike të mjaftueshme kalojnë përmes shtresës së kundërt brenda materialit tip-p. Në një diodë gjysmëpërcjellëse kur nuk zbatohet tension në të, rryma në çdo kah është zero. Simboli i një diodë, vlera e V dhe I janë treguar në fig Fig.1.15 Një diodë gjysmëpërcjellëse e papolarizuar. IOA E POLARIZUAR NE TE UNERT (V < 0). Nëse një burim tensioni i jashtëm është lidhur me diodën, në mënyrë të tillë që poli pozitiv i burimit të lidhet me shtresën tip n dhe poli negativ i burimit të lidhet me shtresën tip p, si tregohet në fig.1.16, themi që dioda është polarizuar në të kundët. Numri i joneve positive që marrin pjesë në shtresën e kundërt të materialit tip n do të rritet për shkak të numrit të madh elektroneve të lirë të tërhequra nga poli pozitiv i burimit të tensionit të zbatuar. Për të njëjtën arsye, numri i joneve negative që marrin pjesë në shtresën e kundërt të materialit tip p do të rritet. Për pasojë, shtresa e kundërt është zgjeruar krahasuar me rastin e mëparshëm. Shtresa e kundërt do të kthehet në një pengesë më të madhe për mbartësit e shumicës dhe zvogëlon lëvizjen e tyre deri në zero. Numri i mbartësve të pakicës (minoritarë) në shtresën e kundërt nuk do të ndryshojë dhe vektori i lëvizjes së tyre do të jetë si në fig

24 Fig.1.16 Polarizimi i kundërt i diodës Rryma që lind në kushtet e polarizimit të kundërt është quajtur rryma e kundërt e ngopjes dhe shënohet me I s. Rryma e polarizimit të kundërt është e vogël, nuk i kalon disa mikroamper, përvec rasteve të elementeve me fuqi të lartë. Termi ngopje vjen nga fakti që vlera e saj arrin shumë shpejt në nivelin maksimal dhe nuk ndryshon edhe pse tensioni i kundërt në diodë mund të rritet, si tregohet edhe në karakteristiken e diodës në fig.1.19 për (V < 0). Në fig.1.17 është treguar një diodë gjysmëpërcjellëse në kushtet e polarizimit të kundërt. Vini re që drejtimi i kalimit të rrymës I është i kundërt me atë të shigjetës s në simbol. Fig.1.17 Një diodë gjysmëpërcjellëse në kushtet e polarizimit të kundërt. 23

25 IOA E POLARIZUAR NE TE REJTë (V > 0). Në kushtet e polarizimit të drejtë poli pozitiv i burimit është lidhur me shtresën tip-p dhe poli negativ i burimit është lidhur me shtresën tip-n, si tregohet në fig I = I mb.kryesor - I S Fig Polarizimi në të drejtë i diodës Nëse dioda polarizohet në të drejtë, V do të detyrojë elektronet në shtresën tip n dhe vrimat në shtresën tip p të rikombinohen me jonet afër kufirit dhe do të zvogelojë gjerësinë e barrierës potenciale (shtresës së kundërt), si në fig Numri i mbartësve të pakicës, pra elektroneve nga shtresa tip p drejt shtresës tip n (ose e vrimave nga shtresa tip n drejt shtreses tip p) nuk ka ndryshuar në vlerë, por zvogëlimi i gjerësisë së shtresës së kundërt ka rritur numrin e mbartësve të shumicës që kalojnë bashkimin. Një elektron i shtresës tip n tani duhet të kalojë një pengesë më të vogël drejt shtresës tip p (tek bashkimi) dhe tërhiqet fort nga poli pozitiv i burimit. Sa më e madhe të jetë vlera e tensionit të drejtë të zbatuar në diodë, aq më e vogël është gjerësia e barrierës potenciale (shtresës së kundërt), pra aq më i madh është numri i elektroneve që mund të kalojnë bashkimin për pasojë rritet në mënyrë eksponenciale rryma për regjimin e polarizimit në të drejtë, si në fig Vini re që boshti vertikal është shkallëzuar në miliamper (ose në amper), ndërsa boshti horizontal është shkallëzuar deri në 1V. Tensioni i polarizimit në të drejtë të diodës është më i vogël se 1 V. arakteristika kryesore e një diodë gjysmëpërcjellëse I nga ekuacioni i mëposhtëm: = f (V ) përcaktohet (1.4) 24

26 ku I S =rryma e kundërt e ngopjes, k=11, 600/η ku η=1 për Ge dhe η=2 për Si për rryma në diodë poshtë gjurit të lakores dhe η=1 për Ge dhe Si për nivele më të larta të rrymës në diodë. T =T +273 T C - është temperatura në C. C arakteristika e plote e diodës është ndërtuar në fig Fig arakteristikat e diodës gjysmëpërcjellëse të silicit Për vlera pozitive të V, I do të ndryshojë sipas ligjit y=e x dhe karakteristika që shpreh këtë vartësi është në kuadrantin e parë. Për V =0 dhe rryma I =0 ma. Për vlera negative të V, I = -I. arakteristika S që shpreh varësinë midis tyre është në kuadrantin e tretë. Shihet që pjesa negative e boshtit vertikal është shkallëzuar në μa, ndërsa pjesa negative e boshtit horizontal është shkallëzuar në dhjetra V. Në fig.1.20 është treguar kushti i polarizimit në të drejtë të një diodë gjysmëpërcjellëse. 25

27 ahu i kalimit të rrymës në diodë është i njëjtë me atë të shigjetës në simbol. Fig.1.20 Polarizimi në të drejtë i një diode gjysmëpërcjellëse. Regjimi zener Në fig.1.21 është treguar karakteristika e diodës për vlera shumë të mëdha të tensionit të kundërt. Nëse tensioni i kundërt në diodë rritet sa V shpimit, do të rritet ndjeshëm rryma e kundërt e ngopjes. y është një proces jonizimi dhe elektronet e valencës kanë energji kinetike të mjaftueshme për të lënë atomin mëmë dhe rryma rritet në mënyrë ortek. ioda hyn në zonën e shpimit (zona e tretë e karakteristikës) dhe ajo del jashtë përdorimit. m m Fig.1.21 arakteristika e diodës për vlera shumë mëdha të tensionit të kundërt Vlera maksimale e tensionit të kundërt (PIV ose V Shpimit ) që mund të zbatohet në diodë është një madhësi e rëndësishme në zgjedhjen e diodës dhe duhet që V kundërt i zbatuar në diodë të jetë më i vogël se V Shpimit. 26

28 Nëse kufiri i vlerës maksimale të tensionit të kundërt në pajisje është më i madh se PIV i një diodë, atëherë mund të lidhen disa dioda në seri me karakteristika të njëjta për të mbajtur këtë tension. iodat mund të lidhen në paralel për të rritur mundësine e mbajtjes së rrymave më të mëdha se ato të një diodë. Përparësitë e diodave prej Si ndaj atyre të Ge. iodat e Si kanë, në përgjithësi, tensionin e kundërt maksimal dhe kufinjtë e rrymës më të mëdha se ato të diodave prej Ge (fig.1.22). Gjithashtu kufinjtë e temperaturës janë më të gjerë. ufinjtë e tensionit të kundërt maksimal për diodat e Si shkojnë deri në 1000V, ndërsa për diodat e Ge deri në 400V. iodat e Si mund të përdoren deri në 200 C, ndërsa ato të Ge deri në 100 C. E metë e diodave prej Si është tensioni i hapjes së tyre(0.7v) më i madh se në diodat e Ge(0.3V). Fig.1.22 arakteristika volt-ampere e diodave të Si dhe e Ge V i hapjes së diodës (ose tensioni threshold) V është T V =0.7 V (Si) T V =0.3 V (Ge) T Efekti i temperaturës Rryma e kundërt e ngopjes I S do të dyfishohet nëse temperatura rritet me 10 C. 27

29 Fig.1.23 Ndryshimet në karakteristikë me ndryshimin e temperaturës Nëse I është 1 μa në 25 C, në 100 C I është afërsisht 100 μa ose 0.1mA. S S I për diodat e Si janë shumë më të vogla se në diodat e Ge. Rritja e temperaturës S shkakton zvogëlimin e tensionit të hapjes të diodës së polarizuar në të drejtë (fig.1.23). uhet patur parasysh që të mos kalohen kufinjtë e fuqisë maksimale dhe kufinjtë e rrymës maksimale të dhëna nga katalogu, pasi në rast të kundërt, dioda del jashtë përdorimi. ur dioda polarizohet në të kundërt tensioni i shpimit rritet me rritjen e temperaturës, por njëkohësisht vihet re edhe një rritje e padëshiruar e rrymës së kundërt të ngopjes. USHTRIME 1. Përshkruani me fjalët tuaja kushtet e polarizimit në të drejtë dhe në të kundërt të një diodë si dhe çfarë mund të thoni për rrymën në çdo rast. 2. Vizatoni karakteristikën volt-ampere të një diode silici me tension hapje (gjuri) 0.7V dhe me PIV = 50V. Shpjegoni me fjalët tuaja çdo pjesë të karakteristikës. 28

30 3. uke përdorur ekuacionin 1.4, përcaktoni vlerën e rrymës në diodë në 20 C për një diodë silici me I = 60 na për një tension polarizimi të S drejtë 0.7 V. 4. (a) uke përdorur ekuacionin 1.4, përcaktoni vlerën e rrymës në diodë në 20 C për një diodë silici me Is = 0.2 μa dhe një tension polarizimi të kundërt prej -10 V. (b) A është rezultati i pritshëm? Pse? 5. Përcaktoni vlerën tensionit të drejtë në diodë, karakteristikat e të cilës janë në fig 1.24 në temperaturat -75 C, 25 C, 100 C dhe në 200 C për rrymën 8 ma. Për çdo temperaturë përcaktoni vlerën e rrymës së saturimit. omentoni raportin e dy prej rezultateve të përcaktuara më sipër. 6 Në një skemë dioda e polarizuar në të drejtë ka rrymë 50mA. ur polarizohet në të kundërt rryma bie në 20nA. Sa është raporti i rrymës së drejtë me atë të kundërt? 7. Një diodë silici e ka rrymën e saturimit 2nA në 25 C. Sa është I në S 75 C? Po në 125 C? 1.7 REZISTENCA STATIE HE INAMIE E IOES ioda mund të punojë në pika të ndryshme të karakteristikës së saj, ndaj ajo shfaq rezistenca në vlera të ndryshme sepse karakteristika është jolineare. Rezistenca statike ose rezistenca për rrymën e vazhduar Nëse zbatojmë një tension të vazhduar në qarkun ku lidhet një diodë gjysmëpërcjellëse, dioda punon në një pikë të caktuar të karakteristikës, e cila nuk ndryshon me kalimin e kohës. 29

31 Rezistenca e diodës në pikën e punës mund të gjendet thjeshtë nga vlerat korresponduese të V dhe I, si tregohet në fig.1.24 dhe quhet rezistencë statike. (1.5) Fig.1.24 Përcaktimi i rezistencës statike të diodës Rezistenca e rrymës së vazhduar ose rezistenca statike e diodës tek gjuri ose poshtë tij është me madhe se rezistenca e marrë në pjesën sipër gjurit të karakteristikës. Rezistenca e diodës e polarizuar në të kundërt është mjaft e madhe. Sa më e vogël të jetë vlera e rrymës në diodë, aq më e madhe është vlera e rezistencës në të. SHEMBULL 1.1 Përcaktoni vlerat e rezistencës së diodës në fig.1.25 për: (a) I = 2 ma (b) I = 20 ma (c) V = - 10 V 30

32 Zgjidhje: (a) Për I = 2 ma, V =0.5 V (nga karakteristika), (b) Për I = 20 ma, V = 0.8 V (nga karakteristika) (c) Për V = - 10 V, I = -I S = -1μA Fig.1.25 Shembulli 1.1 ështu vërtetohen të gjitha ato që u thanë më sipër në lidhje me vlerat e rezistencës statike të diodës në pika të ndryshme pune. 31

33 Rezistenca dinamike ose rezistenca për rrymën alternative Nëse në një qark me diodë zbatohet një tension i vazhduar (i pandryshuar), ajo punon në një pikë pune që quhet pika e qetësisë (ose e pandryshueshme) Q. Le të mendojmë që në qarkun ku lidhet dioda është lidhur një burim sinjali sinusoidal. Në këtë rast pika e punës lëviz poshtë e lart përgjatë karakteristikës, si në fig.1.26 në varësi të amplitudës së tensionit sinusoidal. Fig Përcaktimi i rezistencës dinamike ose ac. Në vijën e drejtë të vizatuar tangent me karakteristikën në pikën Q, përcaktojmë ndryshimin e tensionit e të rrymës, dhe këto vlera mund të përdorën për të përcaktuar rezistencën dinamike për këtë zonë të karakteristikës, si në fig ku Δ është një ndryshim sasior i fundëm (1.6) Fig.1.27 Përcaktimi i rezistencës dinamike në një pikë Q. 32

34 Për pjerrësi të ndryshme, sa më e vogël vlera e ΔV për ΔI të njëjta, aq më e vogël është rezistenca. Sa më poshtë të ndodhet pika Q, aq më e madhe është rezisteca e diodës për rrymën alternative ose rezistenca dinamike. SHEMBULLI 1.2 Për karakteristikat e fig.1.28 : (a) Përcaktoni rezistencën dinamike në I = 2 ma. (b) Përcaktoni rezistencën dinamike në I = 25 ma. (c) rahasoni rezultatet e pikës (a) dhe pikës (b) me rezistencën statike për çdo vlerëtë rrymës. Q 2 Q 1 Fig.1.28 Shembulli 1.2 Zgjidhje: (a) Për I = 2 ma është hequr tangentja në pikën Q dhe janë përcaktuar 1 ndryshimet në tension e në rrymë: Δ I = 4 ma - 0 ma = 4 ma Δ V =0.76 V V=0.11V 33

35 dhe rezistenca dinamike (b) Për I = 25 ma është hequr tangentja në pikën Q dhe janë përcaktuar 2 ndryshimet në tension e në rrymë: dhe rezistenca dinamike I = 30 ma - 20 ma = 10 ma Δ V = 0.8 V V = 0.02V (c) Për I = 2 ma, V =0.7V për pikën e punës Q, rezistenca statike R do 2 të jetë: e cila është shumë larg r d =27.5 Ω Për I = 25 ma, V jetë: =0.79V për pikën e punës Q, rezistenca statike R do të 2 e cila është shumë larg r d =2 Ω. Ne kemi gjetur rezistencën dinamike grafikisht e tani do të përcaktojmë atë matematikisht. erivati i një funksioni në një pikë është e barabartë me pjerrësinë e vijës tangente (koeficientin këndor të tangentes) të hequr te kjo pikë. Pas disa veprimesh matematikore do të arrijmë në një përfundim të tillë: Nëse marrim parasysh rezistencën e kontaktit të këmbëve të diodës (përcjellësi metalik i jashtëm), r,atëherë rezistenca dinamike do të jetë: B 34

36 ku r varion nga 0.1Ω (për diodat me fuqi të madhe) deri në 2Ω (për diodat B me fuqi të vogël, pra diodat e zakonshme). Përmirësimet teknologjike të viteve të fundit kanë bërë zvogëlimin e vazhdueshëm të r dhe në këtë tekst B ajo do të injorohet. Pra afërsisht formula e rezistencës dinamike do të jetë: Vini re që vlera e rezistencës dinamike përcaktohet nëpërmjet vlerës së rrymës në pikën e qetësisë I, kështu që nuk është e nevojshme heqja e tangentes. y ekuacion mund të përdoret në pjesën e karakteristikës ku rryma rritet pothuajse vertikalisht, ndërsa për vlera më të vogla të I, vlera e duhet shumëzuar me 2 për diodat e silicit. r d Rezistenca mesatare e rrymës alternative Nëse sinjali në hyrje ka vlera të mëdha, rezistenca e elementit për këtë zonë është quajtur rezistenca mesatare e rrymës alternative. Ajo përcaktohet duke hequr vijë e drejtë midis dy pikave që i korrespondojnë vlerave maksimale e minimale të tensionit në hyrje. Fig.1.29 Përcaktimi i vlerës mesatare të rrymës alternative midis kufinjve të treguar. 35

37 Në tabelën e mëposhtme është bërë përmbledhja e konkluzioneve të rëndësishme që përcaktojnë nivele të ndryshme rezistencë Tabela 1.2. Mënyra e përcaktimit të rezistencës statike, dinamike dhe mesatare të diodës. USHTRIME 1. Përcaktoni vlerën e rezistencës statike së diodës në fig.1.19 për një tension të kundërt (- 20)V. rahasoni vlerën e saj me vlerën e rezistencës statike në tensionin e kundërt (- 40)V. 2. Përcaktoni vlerën e rezistencës statike ose dc të rezistencës së diodës në fig.1.19 për një rrymë të drejtë 3 ma. 3. (a) Përcaktoni rezistencën dinamike të diodës në fig.1.29 për një vlerë rryme të drejtë prej 15 ma duke përdorur ekuacionin (1.6). (b) Përcaktoni rezistencën dinamike (ac)të diodës në fig.1.29 për një vlerë rrymë të drejtë prej15 ma duke përdorur ekuacionin (1.7). )rahasoni rezultatin e pikes (a) me atë të pikës (b). 4. Përcaktoni rezistencën mesatare ac të diodës në fig.1.19 për zonën 0.65V deri në 0.75V. 36

38 1.8 QARQET EUIVALENTE Të IOëS Në analizën e sistemeve elektronike shpesh është e nevojshme të studiohet modeli (qarku) ekuivalent i diodës, prandaj ato janë përmbledhur në një tabelë, si më poshtë: Tabela 1.3. Qarqet ekuivalente të diodës. 1.9 Të HëNAT SPECIFIE Të IOëS Të dhënat e diodave, që mund të duhen gjatë përdorimeve të ndryshme të saj janë përfshirë më poshtë: 1. Tensioni i drejtë (për një rrymë dhe temperaturë të caktuar) 2. Rryma maksimale e drejtë (në një temperaturë të caktuar) 3. Rryma e kundërt e ngopjes (në një tension dhe temperaturë të caktuar) 4. Tensioni i kundërt maksimal i lejuar (në një temperaturë të caktuar) 5. Fuqia maksimale e harxhuar (në një temperaturë të caktuar) 6. ufiri i temperaturës së punës, etj. Në varësi të tipit të diodës, mund të jepen edhe të dhëna të tjera, si frekuenca kufi, niveli i zhurmave, vlera e rezistencës termike, etj. Fuqia e konsumuar në diodë është: P =V I ( 1.8 ) u I dhe V janë rryma e tensioni në diodë në pikën e punës. Nëse marrim parasysh njërin nga modelet ekuivalente të diodës, ku V =V =0.7 V për një diodë Si, në ekuacionin (1.8 ), përcaktojmë fuqinë e T konsumuar, më pas e krahasojmë me fuqinë maksimale të lejuar. 37

39 P =(0.7) I Fuqia e konsumuar në diodë duhet të jetë më e vogël se fuqia maksimale e lejuar në diodë. P < P max.lej 1.10 ONTROLLI I IOëS Ju mund të kontrolloni gjendjen e një diodë me ohmmetër. Matni rezistencën e rrymës së vazhduar së një diodë në të dy krahët. Vini re sa i lartë është raporti i rezistencës së kalimit të kundërt me atë të kalimit të drejtë. Për një diodë. Si ky raport mund të jetë më i lartë se 1000:1.. Fig ontrolli i diodës me ohmmetër Një diodë konsiderohet e rregullt nëse vlerat e rezistencës së kalimit të p-n të diodës të matur në të dy krahët janë të ndryshme. Pra rezistenca e kalimit të drejtë del relativisht e vogël si në fig.1.30(a) (ku fisha e kuqe është e lidhur me anodën e diodës dhe fisha e zezë me katodën), ndërsa rezistenca e kalimit te kundërt del relativisht e madhe si në fig.1.30(b) (ku fisha e kuqe është lidhur me katodën dhe ajo e zezë me anodën). Një diodë konsiderohet e parregullt, nëse rezistenca është shumë e vogël në të dy drejtimet e vendosjes së fishave (dioda ka rënë në të shkurtër) ose kur rezistenca është shumë e lartë në të dy krahët e vendosjes së fishave (dioda është qark i hapur). 38

40 ontrolli bëhet në përgjithësi kur diodat janë jashtë skemës. ur diodat janë në qark, më parë duhet çkycur qarku (pra të ndërpritet ushqimi me tension). Në këtë rast ohmetri duhet të tregojë rezistencë më të vogël në njërën anë se në tjetrën. ontrolli i diodës mund të bëhet me multimetër në pozicionin si ohmmetër ku çelësi me shumë pozicione vendoset në shkallën Ω x10 ose Ω x100. ontrolli i diodës mund të bëhet edhe me multimetër me ekran dixhital në pozicionin e kontrollit të diodës IOAT ZENER Regjimi zener në fig.1.31 tregon që karakteristika në kuadrantin e tretë zbret në mënyrë vertikale për tensionin e kundërt të shënuarv ose VZ. Rryma shp që kalon në diodë në këtë rast është në drejtim të kundërt me atë të diodës së polarizuar në të drejtë. iodat që shfrytëzojnë këtë pjesë të karakteristikës janë dioda zener dhe e kanë simbolin si në fig (b). Figura 1.31 Regjimi zener Figura 1.32 rejtimi i rrymës për diodën a) Gjysmëpërcjellëse, b) Zener Në diodën gjysmëpërcjellëse fig (a) kalon rrymë në drejtim të njëjtë me atë të shigjetës në simbol. Për diodën zener fig. 1.32(b) drejtimi i kalimit të rrymës është i kundërt me atë të shigjetës së simbolit sepse gjatë punës dioda zener polarizohet në të kundërt, pra (+) i burimit të tensionit lidhet me katodën dhe (-) me anodën. Që dioda të punojë në regjimin zener duhet të ndryshohet niveli i papastërtive në shtresat e saj. Sa më i madh të jetë niveli i papastërtive, aq më i vogël është tensioni zener. iodat zener mund të kenë tension zener nga 1.8 Vderi në 200V me fuqi maksimale nga 0.25W deri në 50W. Për shkak të tensioneve e rrymave më të larta, silici është më i preferuar për prodhimin diodës zener. 39

41 Qarku ekuivalent i diodës zener përfshin një rezistencë të vogël dinamike dhe një bateri me tension të barabartë me V si është treguar më poshtë Z në fig Në përgjithësi rezistencat e jashtme janë shumë më të mëdha se rezistenca e diodës zener dhe qarku ekuivalent është ai i treguar në fig.(b). Fig.1.33 Qarku ekuivalent i diodës zener. a) i plotë, b) i përafërt Në tabelën e mëposhtme jepen të dhënat e një tip diodë zener, ku Vz nominale është vlera mesatare tipike e tensionit te diodës. I është vlera Z-T e rrymës së përcaktuar për ¼ e fuqisë dhe Z është vlera e rezistencës ZT dinamike për këtë nivel (në fig.1.35). oeficienti i temperaturës shpreh ndryshimet në përqindje të Vz në lidhje me temperaturën. y përcaktohet nga ekuacioni ku ΔVz është ndryshimi i tensionit në diodën zener me ndryshimin e temperaturës, T është temperatura e dhomës (25ºC), T - vlera e re e 0 1 temperaturës. Fig arakteristika e diodës zener 40

42 Në figurën 1.35 vihet re që koeficienti i temperaturës mund të jetë pozitiv, negativ ose zero. oeficienti ka vlerë positive kur me rritjen e temperaturës, rritet Vz, ndërsa koeficienti ka vlerë negative kur me rritjen e temperaturës zvogëlohet Vz. Fig.1.35 arakteristikat elektrike për diodën zener 10V, 500 mw Më poshtë tregohen përcaktimi i daljeve të diodës zener dhe pamja e jashtme e disa prej tyre. Fig.1.36 Përcaktimi i daljeve të diodës zener dhe pamja e jashtme e disa prej tyre. 41

43 Shembull Përcaktoni tensionin nominal të diodës zener nga tabela 1.4 në temperaturën 100 O C. Zgjdhje Nga ekuacioni 1.9 uke zëvendësuar vlerat nga tabela 1.14 = (0.0072)(75) = 0.54 V he për arsye të koeficientit pozitiv të temperaturës, tensioni i ri i zenerit është: USHTRIME 1. Për diodën zener me këto karakteristika:v =30 V, V =17 V, I =10 ma, Z R ZT I =20 µa dhe I =30 ma.vizatoni lakoren e karakteristikës së diodës të R ZM ngjashme me atë të fig Përcaktoni koeficientin e temperaturës së një diodë zener me Vz=5 V (në 25 C), nëse tensioni nominal bie në 4.6 V në temperaturën 100 C. 3. uke përdorur karakteristikën e fig.1.35, sa është koefiçienti i temperaturës së diodës në V = 20V. Po për 5V? Mendojeni shkallën Z lineare dhe vlerën e rrymës 0.1 ma IOAT RITEHëNëSE (LE) LE janë dioda speciale, që emetojnë dritë, kur lidhen në një qark. Ato shpesh janë përdorur si një llampë pilot në zbatimet elektronike për të treguar kur qarku është në punë apo jo. Në një diodë të polarizuar në të drejtë, elektronet e lira kalojnë bashkimin e bien brenda vrimave. Nëse këto elektrone bien nga një nivel energjitk më i lartë në një nivel energjitik më të ulët, ato rrezatojnë energji. Në diodat e zakonshme Si ose Ge, pjesa më e madhe e kësaj energjie shkon në formën e ngrohtësisë. 42

44 Në materiale të tjerë si galium arsenik fosfor(gaasp) ose galium fosfor (GaP),numri i fotoneve të dritës është i mjaftueshem për të krijuar një burim drite të dukshëm. Në diodat emetuese të dritës, kjo energji rrezatohet si dritë. Pjesa më e rëndësishmë e një LE është një çip gjysmëpërcjellës që vendoset në qendër të llampës. Çipi ka dy shtresa: shtresa p ka kryesisht ngarkesa elektrike pozitive dhe shtresa n ka kryesisht ngarkesa elektrike negative. ur një tension i mjaftueshëm është zbatuar në diodë, elektronet mund të lëvizin lehtë vetëm në një drejtim në bashkimin e shtresave p dhe n, pra fillon të kalojë rrymë, sepse elektronet e shtresës n kanë energjinë e mjaftueshme për të lëvizur drejt shtresës p. ur një elektron lëviz e bie mbi një ngarkesë pozitive, të dy ngarkesat rikombinohen, pra kur një elektron takon një vrimë, ajo bie në një nivel më të ulët energjie dhe lëshon energji në formën e fotonit. Sa herë një elektron rikombinohet me një ngarkesë positive, energjia potenciale elektrike shndërrrohet në energji elektromagnetike. uke përdorur kombinimin e elementeve kimikë galium, arsenik dhe fosfor mund të ndërtojmë LE, që rrezatojnë në ngjyrë të kuqe, jeshile, të verdhë, blu, portokalli, ose infra të kuqe(të padukshme). Le të shohim si LE duhet lidhur në një qark, figura1.37. alja e katodës (ku lidhet minusi) e një LE është treguar në dy mënyra: 1) ana e rrafshët e diodës, fig 1.37 (a) 2) më e shkurtra nga dy daljet e zgjatura poshtë diodës fig 1.37 (b) Në figurën 1.37 janë treguar pamje të ndryshme të LE, si dhe simboli fig (a) (b) Fig.1.37 Pamje të ndryshme të LE. Fig.1.38 Simboli i LE alja e katodës së LE duhet lidhur gjithnjë me terminalin negativ të një baterie. Tensioni i punës së një diodë emetuese të dritës (LE) është rreth vlerave 1.5 deri në 3 V, ndërsa rryma që rrjedh nga 10 deri në 50 miliamper. Tensionet dhe rrymat mbi këto vlera mund të shkrijnë çipin e LE. Një skemë e thjeshtë me LE tregohet në figurën 1.39: (a) f e a g d (b) Fig.1.39 (a)skemë e thjeshtë mele. (b) isplay me 7 segmente me LE b c 43

45 Një display shtatë segmentesh përmban shtatë LE. Çdo LE është quajtur një segment. Në figurën 1.39(a) është treguar një segment i një display 7 segmentesh si dhe rezistenca seri që përdoren për të kufizuar vlerën e rrymës në diodë. isa nga përdorimet e LE në jetën e përditshme janë: ndriçime arkitekturore indikatorë (tregues gjendjeje) në mjaft pajisje sinjalet e trafikut dhe ato rrugore ndriçues dore telekomandat (komandimi në largësi) në sajë të LE me infra të kuqe fibrat optike për komunikacion për dritat e pemës së rishtlindjeve fototerapia me LE kundër akneve ka rezultuar efektive në zhdukjen e akneve për një periudhë 3 mujore, etj. isavantazhet e përdorimit të LE it LE janë më të shtrenjtë aktualisht së teknologjitë e tjera ndriçuese. Performanca e LE përgjithësisht varet nga temperatura e ambientit në të cilin punon. uke e vënë në punë LE in në temperatura të larta të ambjentit, kjo mund të rezultojë mbinxehëse për diodën dhe e çon atë në dëmtim e deri në mosfunksionim të saj. ërkohen ftohës për ta mbajtur në punë sa më gjatë diodën. jo merret parasysh në pajisjet ushtarake të cilat mund t i ushtrohen temperaturave të larta të ambientit. Për të punuar me sa më shumë rendiment, LE kërkon një burim fuqie të studiuar. Sigurisht ajo kërkon një rezistencë, që gjithsesi harxhon një sasi të konsiderueshme të energjisë. Pamja e jashtme e disa diodave emetuese të dritës jepet në fig 1.40: Fig.1.40 Pamja e jashtme e disa diodave emetuese të dritës USHTRIME 1. Në fig.1.39(a) tensioni i burimit është 10V, ndërsa tensioni i hapjes së diodës është 2V. Sa është rryma që kalon në LE, nëse R= 680 Ω? 2. Nëse LE me tension hapjeje 1.8V ushqehet nga një burim me V= 20V, sa është vlera e rezistencës kur në LE kalon rryma 20 ma. 44

46 1.13 FOTOIOA Me kalimin e viteve, interesi për pajisjet elektronike të ndjeshme ndaj dritës është rritur së tepërmi. ega përkatëse që studjon këto pajisje dhe mundohet të rrisë rendimentin e tyre, quhet optoelektronika. Burimet e dritës janë një burim i veçantë energjie. jo energji transferohet nëpërmjet grimcave të quajtura fotone të cilat kanë një nivel të lidhur drejtpërdrejtë me frekuencën valës shëtitëse të dritës ( f ) dhe përcaktohet me formulën e mëposhtme: W = h*f Energjia shprehet në xhaul, (h) është konstantja e Plankut dhe është e barabartë me x xhaul/sekonda, f është frekuenca e valës së dritës që matet me Hertz. Frekuenca nga ana tjetër është gjithashtu e lidhur me gjatësinë e valës (largësa e dy kreshtave të një valë). Λ = Lambda, Λ, është gjatësia e valës e matur në metra, v është shpejtësia e dritës (v = 3 x 10 8 m/s )dhe f është frekuenca e valës shëtitëse e matur në Hz. Gjatësia e valës normalisht matet në Angstrom (Å) ose në mikrometër, ku 1Å = m dhe 1mikrometër = 10-6 m Gjatësia e valës së dritës rënëse varet nga lloji i materialit që përdoret për ndërtimin e elementeve optoelektronik. Fotodioda është një element gjysmëpërcjellës me bashkim p-n. Simboli dhe një skemë e thjeshtë me fotodiodë (figura 1.41) tregohet më poshtë: V λ p n I kundërt + R I λ - + Fig Simboli dhe një skemë e thjeshtë me fotodiodë V Pra siç duket dhe nga skema, fotodioda lidhet në të kundërt me baterinë. Plusi i baterisë lidhet me katodën e fotodiodës dhe minusi me anodën e saj. ur nuk aplikojmë dritë, rryma që do të ekzistojë është rrymës shumë e vogël dhe quhet rryma e errët. 45

47 ujtojmë nga mësimet e parë se rryma e kundërt e saturimit kishte vlerën disa mikroamper dhe kjo rrymë krijohet nga lëvizja e mbartësve minoritarë në shtresën n dhe p. ur rrezet e dritës, me një valë të caktuar (frekuencë të caktuar), bien mbi kalimin p-n të fotodiodës, atëherë energjinë e tyre e transferojnë në strukturën atomike. Për rrjedhojë rriten shumë mbartësit minoritarë, që krijojnë rrymën e punës në fotodiodë. Numri i elektroneve të lirë është në perpjestim të drejtë me intensitetin e dritës që bie. Intensiteti i dritës është i lidhur me fluksin e ndriçimit që bie mbi një sipërfaqe. Fluksi i ndrçimit matat me lumens (lm) ose vat 1 lm = x W Intensiteti i ndriçimit matet në përgjithësi me fotokandela (fc ) ose W/m 2 1 fc = x 10-9 W/m 2 M.q.s. koha e ndryshimit të gjendjes së këtij elementi është shumë e vogël, deri në nanosekonda, këtë element mund ta përdorim në numëruesa me shpejtësi të lartë, sistemet e alarmit, etj. Rryma e kundërt do të jetë me vlerë të konsiderueshme aq kohë sa të vazhdojë të bjerë rrezja e dritës. N.q.s. rrezja ndërpritet, rryma e kundërt bie në nivelin e rrymës së errët dhe vë në punë sinjalizuesin e alarmit. Një tjetër përdorim është ai i numërimit të objekteve mbi një rrip lëvizës. Me lëvizjen përpara të çdo objekti, sa herë pritet rryma e kundërt e fotodiodës, ajo bie në nivelin e rrymës së errët dhe numëruesi rrit me një numrin. Aplikime të tjera mund të jenë: në aparatin fotografik me auto-focus, në pajisje sigurie si detektorët e tymit, rrezet X në aeroporte dhe në alarmet e automjetëve dhe banesave, në industri në skanerat e bar kodeve, në enkodera, në sensora pozicioni si dhe në fotokopjues si kontrollues i densitetit të tonit së bojës, etj. Skema të ndryshme praktike me fotodioda (figura 1.42) tregohen me poshtë: 46

48 Fig.1.42 Skema të ndryshme praktike me fotodioda 1.14 OPTO-ISOLATORET Opto-isolatorët ose optoçiftuesit janë të ndërtuar nga 2 elementë: 1. Element që emeton dritë (LE, etj.) 2. Element i ndjeshëm ndaj dritës (fotodiodë, fototranzistor, etj.) ëto dy elemente janë të vendosur në një paketë të vetme (chip) dhe midis tyre nuk ekziston lidhje elektrike, por vetëm lidhje optike. Skema elektrike tregohet më poshtë: Fig.1.43 Skema elektrike e një optoizolatori USHTRIME 1. Në figurën 1.43 V =20V dhe R = 47 Ω. Nëse I ndryshon nga 2-10μA, sa o o o është ndryshimi i tensionit në fotodiodë? 47

49 1.15 IOAT SCHOTTY Një diodë e zakonshme në frekuencat e ulëta mund të ndryshojë lehtë gjendjen nga e polarizuar në të drejtë në të polarizuar në të kundërt. Nëse frekuenca rritet, dioda arrin një gjendje ku nuk mund të kalojë shpejt në gjysmë ciklin ku ajo polarizohet në të kundërt. oha që i duhet diodës së polarizuar në të drejtë për t u çkyçur (kur polarizohet në të kundërt gjatë 1/2 valës negative) është quajtur koha e kthimit të kundërt (reverse recovery time) trr. oha e kthimit të kundërt është shumë e shkurtër në diodat e sinjaleve të vogla dhe nuk vihet re në frekuencat poshtë 10 MHz. Në frekuenca më të mëdha ajo duhet marrë në konsideratë, sepse bëhet e karahasueshme në perioden e sinjalit (T=1/f). Në një skemë drejtuese me një gjysmë valë, sinjali në dalje është pulsant në frekuencat e ulta, ndërsa në frekuencat e larta sinjali në dalje është i deformuar. (a) (b) ioda Schottky ioda e zakonshme (c) Fig.1.44 (a) Skema strukturore, (b) simboli, (c) karakteristika e diodës Schottky dhe një diodë të zakonshme. 48

50 ur frekuenca bëhet e rendit MHz, sinjali në dalje është i deformuar sepse koha e kthimit të kundërt bëhet pjesë e periodës. Për të zgjidhur këtë problem në vend të diodës së zakonshme përdorim diodën Schottky e cila është ndërtuar nga një pjesë metali si ar, argjend, platin etj, nga njëra anë e bashkimit si dhe nga një shtesë tjetër gjysmëpërcjellëse silici (kryesisht tipi n) nga ana tjetër fig 1.44 (a). ur dioda është polarizuar në të drejtë elektronet e lira në shtresën n kanë energjinë e mjaftueshme për të kaluar në orbita (nivele energjite)më të larta. Elektronet e lira mund të kalojnë bashkimin p-n dhe të hyjnë në metal duke prodhuar një rrymë mjaft të madhe. Metali nuk ka vrima dhe koha e kthimit të kundërt është e papërfillshme. Më poshtë tregohet një skemë drejtuese me diodë Schootky si dhe forma e sinjalit në dalje në frekuencën 100MHz. V --tensioni në hyrje i V -- tensioni në dalje o Fig.1.45 Një skemë drejtuese me diodë Schootky si dhe forma e sinjalit në hyrje dhe në dalje. ioda Schottky kyçet e çkyçet më shpejtë se diodat e zakonshme. Ato përdoren në qarqet dixhitale kompjuterike. Shpejtësia e kompjuterave varet nga shpejtësia e diodave dhe tranzistorëvë me të cilët ata kyçen e çkyçen. ioda Shchottky ka tensionin e hapjes rreth 0.25V, pra më të vogël se një diodë e zakonshme për këtë arsye dioda Shchotky mund të përdoret në burimet e fuqisë me tensione të vegjël në hyrje. USHTRIME 1. Përshkruani me fjalët tuaja ndërtimin e një diodë Schottky dhe thoni ndryshimin nga një diodë e zakonshme. Përshkruani mënyrën e punës. 2. Gjeni materiale shtesë në lidhje me funksionimin dhe përdorimin e diodave Schotky. 49

51 1.16 IOA VARIAP (IOA ME APACITET VARIABEL) ioda varikap përdoret gjerësisht në qarqet televizive, në marrësit FM dhe pajisje të tjera komunikacioni. Simboli i saj jepet në fig.1.46(a). ur një diodë e sinjaleve të vegjël polarizohet në të kundërt ka një rezistencë të kundërt të rendit MΩ, pra në frekuencat e ulëta, dioda sillet si një qark i hapur, ndërsa në frekuencat e larta kjo rezistencë duhet marrë në konsideratë. ur dioda polarizohet në të kundërt, dy shtresat p dhe n shihen si pllakat e një kondensatori, ndërsa zona e kundërt si një dielektrik midis pllakave të një kondensatori. y kapacitet që shfaq dioda quhet kapacitet kalimtar (C ). T Sa më i madh është tensioni i kundërt i zbatuar në diodë, aq më e gjerë është shtresa e kundërt dhe aq më i vogël është kapaciteti kalimtar. Pra kapaciteti është funksion i tensionit të kundërt që zbatohet në të. Në fig.1.46(b) është treguar skema ekuivalente e një diode varikap të polarizuar në të kundërt. Një rezistencë e kundërt e madhe, R, është në paralel me kapacitetin kalimtar (C ). Në frekuencat e ulëta kapaciteti kalimtar T (C ) është shumë i vogël dhe dioda sillet si qark i hapur (R është e madhe). T R Në frekuencat e larta kapaciteti i kontrolluar nga tensioni ka efekt dominues. Në fig.1.46(c) shihet si ndryshon kapaciteti kalimtar (C ) ne varësi të tensionit T të kundërt të zbatuar në të. (a) (b) C T Fig (a) Simboli i diodës varikap (b) skema ekuivalente e diodës varikap (c) karakteristika e kapacitetit kalimtar në varësi të tensionit të kundërt. (c) 50

52 iodat e silicit shfaqin kapacitet të kontrolluar nga tensioni, prandaj ato kanë zëvendësuar kondesatorët akordues mekanik në mjaft zbatime, si në marrësit televiziv, në radiot e automobilave, etj. Në katalog, për një vlerë referimi kapaciteti të diodës varikap ne gjejmë një kufi akordimi për një kufi vlerash tensioni, p.sh. për diodën 1N5142 për një vlerë referimi kapaciteti 15 pf tregohet një kufi akordimi 3:1 për një kufi vlerash tensioni nga ( 4)V deri në ( 60)V. jo do të thotë që kapaciteti zvogëlohet nga 15 pf në 5 pf, kur tensioni ndryshon nga ( 4)V deri në ( 60)V. ufiri i akordimit varet nga niveli i papastërtive në shtresat gjysmëpërcjellëse.për të rritur kufirin e akordimit rritet densiteti i ngarkesave në afërsi të kalimit p-n. Nëse një diodë varikap lidhet në paralel me një bobinë ne mund të kemi një kontur rezonues me frekuencën e akordimit: f = r USHTRIME 1. Një bobinë ka induktivitetin 20μH. Një varactor ka një kapacitet referimi prej 30 pf dhe një kufi akordimi 3:1. Nëse bobina dhe dioda varikap janë në parallel, sa është frekuenca minimale e rezonancës? Po frekuenca maksimale? 2. Gjeni materiale shtesë në lidhje me funksionimin dhe përdorimin e diodave varikap. 51

53 1.17 IOA TUNNEL ioda tunel (tunnel) ka këtë veçori: nëse polarizohet në të drejtë menjëherë në të kalon rrymë që arrin vlerën maksimale I, kur tensioni në diodë është P V. Më pas me rritjen e tensionit, rryma zvogëlohet në vlerën minimale P I për tensionin V. Zona midis këtyre vlerave quhet zona me rezistencë v V negative (sepse rritja e tensionit në diodë zvogëlon rrymën në diodë ). (a) (b) E R a c E + + Linja e ngarkesës - b - E (c) (d) Fig (a) arakteristika e diodës tunnel, dhe krahasimi i karakteristikës së saj me atë të një diodë të zakonshme, (b) simboli i saj, (c)një skemë e thjeshtë me diodë tunel, (d) përcaktimi i pikës së punës së diodës Zona me rezistencë negative është zona më e përdorshme në punën e këtyre diodave sidomos në qarqet oshiluese me frekuencë të lartë 52

54 Për skemën e fig.1.47(c), ndërtojmë linjën e ngarkeses në fig.1.47(d) dhe vëmë re që pikat (a) e (b) janë pika pune të qëndrueshme ( ndodhen në zonat me rezistencë pozitive). Pika e punës (c) është pike pune jo e qëndrueshme. Një ndryshim i lehtë i vlerës së tensionit në diodë shkakton lëvizjen e pikës së punës Q drejt pikës (a) ose (b). USHTRIME 1. Cili është ndryshimi midis diodës së zakonshme gjysëmpërcjellëse e diodës tunel. 2.Përcaktoni vlerën e rezistencës negative të diodës tunel midis V T = 0.1 V dhe V = 0.3V. T 3.Përcaktoni pikat e qëndrueshme të punës për skemën e fig.1.47(c) të diodës tunel me karakteristikën e fig.1.47(a), nëse E = 2 V, R = 0.4 Ω IOA ME RRYME ONSTANTE ëto dioda bëjnë të kundërtën e asaj që bëjnë diodat zener. Në vend që të mbajnë tensionin konstant, ato mbajnë rrymën konstante kur tensioni ndryshon. P.sh. dioda 1N5350 është një diodë me rrymë konstante më rrymë tipike 2 ma, kur tensioni ndryshon nga 2 deri në 100 V, pra me kompliancë (kufinjtë e tensionit me të cilin punon) prej 98V IOA E UNëRT (BAC IOA) ioda zener ka një tension zener më të madh se 2V. Me rritjen e nivelit të papastërtive, ne mund të gjejmë efektin zener më pranë vlerës zero. ur kjo diodë polarizohet në të drejtë ajo fillon të përcjellë (të kalojë rrymë) në (+ 0,7)V, ndërsa kur polarizohet në të kundërt, ajo fillon të përcjellë në (-0.1) V. Një diodë me karakteristikën e mëposhtme quhet diodë back ose e kundërt, meqë përcjell më mirë në të kundërt se në të drejtë. Nëse një skemë ushqehet me tension maksimal 0.5 V, një diodë e zakonshme nuk do të përcillte rrymë në të drejtë, por kjo mjafton për një diodë të kundërt të polarizuar në të kundërt. Sinjali në dalje do të ketë amplitudën 0.4 V. ioda e kundërt përdoret për të drejtuar sinjale me vlera maksimale nga 0.1V deri në 0.7V. Vini re që simboli i diodës zener, në figurën 1.48 përdoret edhe për diodën e kundërt. Fig.1.48 Skema drejtuese me diodë të kundërt. 53

55 USHTRIME Përpiquni të skiconi karakteristikën volt-ampere të një diode të kundërt me tension hapjeje të drejtë 0.7V dhe tension të kundërt maksimal (-0.1)V VARISTORI Ndonjëherë gjatë punës në rrjet shfaqen disa mbitensione që zgjatin disa mikrosekonda ose më pak. Në mjaft pajisje vendosen filtrate midis linjave të fuqisë ose në primarët e transformatorëve për të eleminuar problemet që shfaqen në linjat e transmetimit. Një prej elementeve e përdorur në këto raste janë varistorët. Ato janë element gjysmëpërcjellës si dy dioda zener të lidhura shpinë më shpinë me një tension të kundërt maksimal të lartë në çdo drejtim. P.sh. V 130LA2 ka tensionin të kundërt maksimal 184V dhe një rrymë maksimale të lejuar 400A. Lidhja e saj në paralel me mbështjellën primare do të mbrojë pajisjen nga tensione që i kalojnë vlerat 184 V. Simboli i saj paraqitet në figurën 1.49 Fig Simboli i varistorit 1.21 ERANET ME RISTAL TE LëNGSHëM LC (LIQUI CRYSTAL ISPLAYS) LC është një pajisje e hollë dhe e sheshtë, e lehtë dhe harxhon shumë më pak fuqi sesa CRT-t (cathode ray tubes) si dhe LE. Ato janë të përbërë nga një numër i caktuar pixelash të rreshtuara përpara një burimi drite ose reflektori me kufinj temperature zakonisht nga 0-60 C. Përdoren në përgjithësi në paisjet elektronike me bateri për faktin se përdorin sasi shumë të vogla energjie elektrike. ristali i lëngshëm është një lëndë ose substancë që sillet edhe si e lëngët edhe si e ngurtë. Në këtë kristal molekulat mund të lëvizin relativisht lehtë kundrejt njëra-tjetres, pothuajse si molekulat në lëngje. Megjithatë të gjitha molekulat në kristalin e lëngët tentojnë të jenë të orientuara në të njëjtën mënyrë si rregullimi i molekulave në kristalin e ngurtë. ristalet e lëngët e ruajnë natyrën e tyre të dyfishtë, të lëngët dhe të ngurtë vetëm në një shkallë të caktuar të temperaturës dhe të presionit. Në temperatura të larta ose presione të vogla lehtësohen rrotullimet e çastit të molekulave,duke bërë që kristali i lëngshëm të sillet si lëng i zakonshëm. 54

56 Në temperatura të ulëta ose presion të lartë, molekulat në kristalin e lëngët humbin mundësinë e lëvizjes kundrejt njëra-tjetrës dhe kristali i lëngët ngurtësohet duke bërë që ai të sillet si një trup i ngurtë i zakonshëm. Cdo pixel i një LC përbëhet nga një shtresë molekulash të radhitura midis dy elektrodash transparente, dy filtrave të polarizuar, akset e përhapjes së të cilave, në shumicën e rasteve janë pingulë me njëri-tjetrin. Sipërfaqja e elektrodave që janë në kontakt me materialin e lëngshëm kristalor është vendosur në mënyrë të tillë që rradhitja ( sistemimi ) e molekulave të kristalit të lëngshëm ka një drejtim të caktuar. Elektrodat janë të përbera nga sipërfaqe përcjellëse transparente perj Indium Tin Oxide ( ITO). ur midis elektrodave nuk zbatohet tension, orientimi i molekulave të kristalit të lëngshëm është përcaktuar nga drejtimi i sipërfaqes së elektrodave. Në një element nematik të përdredhur (si është shumica e elementeve me kristal të lëngshëm ) drejtimi i rradhitjes së molekulave tek të dy elektrodat është pingul me njëri-tjetrin dhe molekulat rregullojnë vetveten në mënyrë të përdredhur ose spirale.gjatë kësaj kohe pajisja duket e hirtë. Nëse një tension (zakonisht 6-20V ) është zbatuar midis elektrodave përcjellëse renditja molekulare çrregullohet. ur zbatohet një tension midis elektrodave, ndodh një rrotullim dhe molekulat e kristalit të lëngshëm rradhiten paralel me fushën elektrike, duke shtrembëruar strukturën në formë spirale. Në rastin kur voltazhi është relativisht i lartë, molekulat e kristalit të lëngshëm në qendër të shtresës janë pothuajse të papërdredhura. rita, kur kalon përmes shtresës së kristalit të lëngët, do të jetë polarizuar në drejtim pingul me filtrin e dytë dhe pixeli do të duket i zi. uke kontrolluar tensionin e zbatuar përmes shtresave të kristalit të lëngshëm në çdo pixel, drita do lejohet të kalojë në sasi të ndryshme dhe në këtë mënyrë të krijohen nivele të ndryshme të nuancës së hirtë. Në fig.1.50(a,b) është treguar mënyra e vendosjes së shtresave në një LC. me elektroda Fig. 1.50(a) 55

57 1. filtri vertikal 2. plani prej xhami me elektroda 3. plani me faza nematike e kristalit të lëngët 4. plani prej xhami me elektroda 5. filtri horizontal 6. plani reflektues Fig (b) Në LC me ngjyra çdo pixel individual ndahet në tre qeliza, ose subpixela, të cilat kanë ngjyrat kuqe, jeshile dhe blu, respektivisht, nga filtra shtesë (filtra me pigmente dhe filtra metal oxide ). Çdo subpixel mund të kontrollohet në mënyrë të pavarur në mënyrë që të gjenerojë mijra e miliona ngjyra dhe nuanca të mundshme për çdo pixel. Monitoret CRT zbatojnë një strukturë të ngjashme subpixelash me anën e lëndëve fosforeshente, pavarësisht se tufa e elektroneve e rënë në CRT-et nuk godet me saktësi subpixelat. omponentet e ngjyrave mund të rradhiten në forma gjeometrike pixelash të ndryshëm duke variuar nga vetë përdorimi i monitorit. arakteristikat kryesore të një LC janë: Rezolucioni: Madhësia horizontale dhe vertikale e matur në pixel (psh 1024 x 768). Ndryshe nga monitorët CRT, monitorët LC kanë një rezolucion të vetin për të shfaqur më mirë pamjen. istanca midis qendrave të dy pixelave të njëpasnjëshëm (otpitch). Sa më e vogël, aq më e qartë është figura. ot pitch mund të jetë i njëjtë si horizontalisht dhe vertikalisht ose i ndryshëm. Madhësia e dukshme: madhësia e një paneli LC matur diagonalisht. oha e përgjigjes: oha minimale për të ndryshuar ngjyrën ose dritën e një pixeli. oha e përgjigjes ndahet gjithashtu në kohë rritje dhe rënie. Shpejtësia e Refreshit ( Numri i herëve për sekond për të cilat monitori paraqet të dhënat që i jepen ). Një refresh rate shumë i ulët mund të shkaktojë ngecje dhe dallohet më shumë në monitorët e mëdhenj. Shumë televizore LC të mëdhenj tani përdorin një refresh rate prej 120 Hz. Tipi i matrix ( aktiv ose pasiv ). ëndi i shikimit ( njihet ndryshe si drejtimi i shikimit ). Ngjyrat ( sa lloje ngjyrash mund të suportohen ). rita ( sasia e dritës së emetuar nga display ). Raporti i kontrastit ( raporti i intensitetit së dritës më të zbehtë me atë të ngjyrës më të errët ). Raporti i gjerësisë me gjatësinë ( psh. 4:3, 16:9, 16:10 ) 56

58 1.22 QELIZAT IELLORE Një qelizë diellore e thënë ndryshe një qelize voltaike, është një pajisje që kthen energjinë diellore në elektricitet me anë te efektit fotovoltaik. Pak histori Termi fotovoltaik vjen nga Greqishtja që merr kuptimin e fjalëve dritë dhe voltaic, dmth elektrike. Efekti fotovoltaik u zbulua për herë të parë në vitin 1839 nga fizikanti francez Aleksander-Edmond Becquerel. Megjithatë duhej pritur viti 1883 kur u ndërtua qeliza e parë diellore nga Chales Fritts. Ai mbështolli materialin gjysmëpërçues selen me një shtresë mjaft të hollë ari për të formuar një pikë bashkimi midis tyre. Fatkeqësisht pajisja kishte rendiment mjaft të vogël, rreth 1%. Epoka moderne e teknologjisë së fuqisë diellore filloi në vitin 1954 kur në laboratorët Bell, duke eksperimentuar me gjysmëpërçuesit. Rastësisht u zbulua se silici i difuzuar me disa papastërti të caktuara ishte mjaft i ndjeshëm ndaj dritës. Si rezultat u prodhuan qeliza diellore me një rendiment të kthimit të energjisë diellore rreth 6%. Anija e parë kozmike që përdorte panele diellore ishte sateliti i SHBA-së Explorer 1 i lëshuar në orbitë në Janar Me kalimin e viteve renimenti i qelizave diellore erdhi në rritje për të arritur aty ku jemi sot. Në 2007 dy kompani amerikane prodhuan rreth 95% të qelizave diellore me reniment 28%. Ndërtimi dhe parimi i punës Qelizat diellore moderne janë bazuar në fizikën gjysmëpërcjellëse. Ato janë thjesht fotodioda me një bashkim p-n, me një sipërfaqe mjaft të ndjeshme ndaj dritës. Bëhen përpjekje për të siguruar sipërfaqe sa më pingule me diellin. Efekti fotovoltaik, që bën qelizën të shndërrojë dritën drejt e në energji elektrike, ndodh në 3 shresat e shndërrimit të energjisë. Shtresa e parë e nevojshme për konvertimin e energjise në një qelizë diellore është shtresa e sipërme e përbërë nga një gjysmëpërçues i tipit n. Shtresa e dytë është bashkimi p-n. Shtresa e fundit e shndërrimit të energjisë është shresa e pasme e përbërë nga gjysmëpërçues i tipit p. Gjithashtu mbi to duhen vendosur edhe dy shtresa të tilla që të lejojnë rrymën elektrike të rrjedhë jashtë nëpër qelizë. Shtresat e kontaktit elektrik janë të përbëra nga përcjellës të mirë metali. Ato vendosen në mënyrë të tillë që një numërsa më i madh i fotoneve të energjisë së dritës të arrijnë bashkimin. Një foton i energjisë së dritës godet panelin dhe mund të përplaset me një elektron valence duke bërë që ai të largohet nga atomi mëmë në sajë të energjisë së tepërt që krijohet.në shtresën tip p elektronet e krijuara janë mbartës pakice (minoritarë) dhe do të lëvizin lirshëm përmes bashkimit p-n edhe pse tensioni i zbatuar është 0. Njëlloj mund të arësyetojmë edhe për vrimat që krijohen në shtresën gjysëmpërcjellëse n. Si rezultat krijohet një rritje e lëvizjes së mbartësve të pakicës, e cila është e kundërt me lëvizjen konvencionale të të rrymës në kalimin p-n. 57

59 Në këtë mënyrë ky konstrukt funksionon si diodë duke mos e lënë këtë fluks elektronesh të kthehet mbrapsht, por e detyron të lëvizë vetëm në një drejtim duke krijuar kështu rrymë, si në figurën 1.51: rita e diellit Xham V është tensioni në daljet e OC baterisë kur qarku është i hapur. + V OC - tensioni fotovoltaik p n kontakt metali Fig.1.51 Paraqitja më e thjeshtë e ndërtimit të një qelize diellore. Qarku ekuivalent dhe simboli skematik i një qelize diellore është treguar më poshtë: Fig.1.52 Qarku ekuivalent dhe simboli skematik i një qelize diellore Një qelizë diellore ideale mund të ekuivalentohet nga një burim rrymë në paralel me një diodë. Në praktikë asnjë qelizë diellore nuk është ideale, kështu që një rezistencë në paralel dhe një në seri janë shtuar modelit. Qelizat diellore zakonisht lidhen me njëra-tjetrën për të formuar module. Modulet fotovoltaik në shumicën e rasteve kanë një fletë xhami në faqen ballore, duke lejuar kalimin e dritës por duke mbrojtur gjysmëpërçuesin nga gërvishtjet e pluhurit apo faktoret e shumtë atmosferike. Qelizat diellore lidhen si module në seri në mënyrë që tensionet e tyre të mblidhen, si në figurë 1.53 Fig Qeliza diellore ne seri 58

60 uke lidhur qelizat si module në paralel do të përfitojmë një rrymë më të madhe, si në figurën e mëposhtme Fig Qeliza diellore në paralel Pra qelizat lidhen në module në seri ose paralel për të arritur një rrymë ose tension të dëshiruar maksimal. Fuqia në dalje të strukturave që përbëhen nga qeliza diellore matet me vat (W) ose kilovat (kw). Rendimenti i punës së qelize diellore përcaktohet: P o (elektrike) η = X100% = P (energjia e dritës) i P maksimale e pajisjes (sipërfaqe në cm 2 )(100mW/cm 2 ) x100% Rruga që ndiqet gjatë transformimit të energjisë përmbledhurazi është kjo: Një panel diellor e kthen ernergjinë diellore në një sasi të përdorueshme rryme të vazhduar. Më pas rryma e vazhduar mund të futet në një inverter (konvertues C-AC) Inverteri kthen tensionin e vazhduar në 120V ose 240V AC, që nevojitet për të vënë në punë pajisjet elektroshtepiake. Elektriciteti më pas shpërndahet në të gjithë shtëpinë. Ajo pjesë e tij që nuk përdoret do të ruhet për përdorim të mëvonshëm. Përdorimet e qelizave diellore. Qelizat fotovoltaike janë të pazëvendësueshme në rastet kur pajisja që duhet ushqyer ndodhet mjaft larg si:satelitet që përshkojnë orbitën e tokës, sondat hapsinore, në pajisjet për pompimin e ujit, teleskopet, makinat me energji diellore, etj.makinat e energjisë diellore janë makina të cilat e marrin fuqinë nga një grup qelizash diellore. Elektriciteti i prodhuar shkon si fuqi për motorrin e këtyre makinave ose shkon në një bateri duke u ruajtur aty. Përdorimet më të gjera të qeliza diellore janë tek makinat llogaritese ( ku egzistojnë makina llogaritese pa buton off) dhe tek satelitet e ndryshëm. ëto qeliza diellorekanë gjetur përdorim shumë të efektshëm pothuajse në çdo fushë të jetës. 59

61 USHTRIME 1. Përshkruani me fjalët tuaja parimin e punës së një LC. 2. iskutoni mes ndryshimeve në parimin e punës së një ekrani LC dhe një ekrani me LE. 3. Cilat janë avantazhet dhe disavantazhet e një ekrani LC krahasuar me një ekran me LE? 4. Një qelizë diellore me përmasa 1cm e 2 cm ka rendimentin 9%. Sa është fuqia maksimale e mundshme e pajisjes? 60

62 PëRORIMET E IOAVE 2-1 HYRJE onceptet e mësuara në këtë kapitull do të jenë të nevojshme për kapitujt në vijim. Për shëmbull diodat përdoren shpesh në përshkrimin e ndërtimit të tranzistorëve, në analizat për rrymë alternative dhe për rrymë të vazhduar të tranzistorit. Analiza e skemave elektronike bëhet përmes procesit të përafrimit. Rezultatet e fituara nga karakteristikat e vërteta mund të jenë disi të ndryshme nga ato të fituara nga një seri përafrimesh, kini parasysh se edhe vetë karakteristikat e marra nga katallogu me ato të vetë elementit mund të ndryshojnë pak. Gjithashtu elementët e ndryshëm të qarkut mund të mos kanë vlerë të barabartë me atë që shënojnë. Jo gjithnjë një rezistencë që shënon 100Ω ka vlerë 100 Ω dhe tensioni 10V mund të jetë 10.V. Në këtë libër synimi është në zhvillimin e njohurive rreth punës së një pajisjeje përmes përafrimeve të duhura, duke shmangur një nivel të lartë veprimesh matematike. 2-2 ANALIZA E LINJëS Së NGARESëS Rezistenca e ngarkesës e lidhur në skemë ka një rol të rëndësishëm në pikën ose zonën e punës së elementit. Si të gjejmë me saktësi vlerën e tensionit e rrymës në diodë? Nëse e analizojmë problemin në mënyrë grafike, për skemën ku është lidhur dioda, duhet të ndërtojmë një vijë të drejtë të quajtur linja e ngarkesës. Pikëprerja e linjës së ngarkesës me karakteristikën voltampere të diodës do të përcaktojë pikën e punës së diodës, Q. Një analizë e tillë quhet analiza e linjës së ngarkrsës. 61

63 Le të ndërtojmë linjën e ngarkesës së rrymës së vazhduar për qarkun e fig. 2.1 (a). Vëreni në fig. 2.1 (a).s kema ushqehet nga tensioni i zbatuar (E) dhe në qark kalon rrymë në drejtimin orar. Fakti që drejtimi i rrymës dhe drejtimi i shigjetës në simbolin e diodës përputhen, do të thotë se dioda është polarizuar në të drejtë dhe shërben si celës i kyçur. Për këtë polaritet të tensionit në diodë, karakteristika ndodhet në kuadrantin e parë të fig. 2.1b (a) (b) Fig.2.1 (a) Skema, (b) karakteristika volt-ampere e diodës. uke aplikuar ligjin e irkofit për tensionet për qarkun në seri të Fig. 2.1(a) do të kemi: E - V V = 0 R E = V + I R (2.1) y është ekuacioni i një vije të drejtë. Për ndërtimin e saj mjafton të gjejmë koordinatat e dy pikave të saj, 1 dhe 2, respektivisht në boshtin vertikal pika (1) dhe në atë horizontal pika (2), si në fig 2.2. Për gjetjen e koordinatave të pikës (1) mendojme V =0V në ekuacionin (2.1) dhe e zgjidhim barazimin për gjetjen e I. Vlera e I ndodhet në boshtin vertikal. Me V =0V, ekuacioni. (2.1) shëndërrohet: dhe E = 0 V + I R I = për V =0 Për gjetjen e koordinatave të pikës (2) konsiderojmë I (2.1) do të gjejmë: = 0 dhe nga barazimi V = E për I = 0 62

64 Vija e drejtë që bashkon këto dy pika është linja (vija) e ngarkesës, siç tregohet në fig.(2.2). Ndryshimi i vlerës së R së ngarkesës do të ndryshojë pikëprerjen në boshtin vertikal. Rezultati është ndryshimi i pjerrësisë së linjës së ngarkesës dhe i pikëprerjes midis linjës së ngarkesës me karakteristikës së diodës. Si e thamë më lart pikëprerja e linjës së ngarkesës me karakteristikën e diodës përcakton koordinatat e pikës së punës.nga pika Q duke u ulur me një vijë vertikale pingul mbi boshtin horizontal ne përcaktojmë tensionin e diodës V, kurse duke hequr një vijë horizontale, pingul mbi boshtin Q vertikal, përcaktojmë vlerën e rrymës I. Rryma I është në fakt rryma që Q Q kalon në të gjithë skemën e Fig. 2.1(a). Pika e punës quhet zakonisht pika e qetësisë (shkurt Q ). Zgjidhja e përftuar nga pikëprerja e dy kurbave është e njëjtë me atë të përftuar nga zgjidhja matematikore e barazimit (2.1) dhe(1.4) Fig.2.2 Vizatimi i linjës së ngarkesës dhe gjetja e pikës së punës. USHTRIME 1. uke përdorur karakteristikën e fig.1.19 për diodën e skemës së mëposhtme: a) përcaktoni I e V b)përsëritni kërkesën a) për R = 0.4 Ω c)krahasoni rezultatet e pikës a) e b) 6V Ssii 1kΩ Figura e ushtrimit 1. 63

65 2. Përcaktoni vlerën e R për skemën e mësipërme, nëse I = 8 ma dhe E = 5 V. Përdorni karakteristikën e fig Përcaktoni rrymën në rezistencë për çdo rast (V T = 0.7V). 50Ω 10Ω 10V si 0.5V si 5V si si 20Ω TRANSFORMATORI (a) (b) (c) Figura e ushtrimit 3. Në pajisje të ndryshme elektronike shpesh përfshihen transformatorët,të cilët rritin ose ulin vlerën e tensionit ose të rrymës sa vlera e duhur nëpër përdorime të ndryshme. Simboli tregohet më poshtë. Le të kujtojmë diçka nga elektroteknika.ai është i ndërtuar nga dy mbështjella: primari (parësori) dhe sekondari (dytësori) me numër spirash respektivisht dhe N. Lidhja e numv rit të= spirave me tensionet në mbështjella është: N 1 ku V V V 1 = N 1 V 2 = N 2 V 1 N 1 -- tensioni në primar (vlerë efektive ose maksimale) -- tensioni në sekondar (vlerë efektive ose maksimale Raporti i numrit të spirave është një parametër i rëndësishëm në punën e tyre. Nëse raporti është 9:1 (pra transformatori është ulës) për V = 220 V, atëherë: V 1 = 1 V 220V = = V 2= 220V 9 V 9 V 2 = 1 9 Transformato 2 r 2 ë 0 t V =24.5 V rms izolojnë ngarkesën nga tensioni i linjës. jo nënkupton që lidhja midis mbështjellave është thjesht lidhje magnetike, pra ato nuk kanë lidhje elektrike. Në një transformator ideal mes rrymave krijohet ky raport: I 1 = N I 2 = N 1 I 2 NI 1 = N 21 Transformatorët që përdorimi 2 nuk jnan 2 ë ideale. Mbështjellat kanë rezistencë në të cilat një pjesë e fuqisë humbet, po ashtu në bërthamë. 1

66 64

67 2.3 SINJALI SINUSOIAL Sinjali sinusoidal është vala bazë e sinjaleve elektrike. Ai shpesh përdoret për të testuar pajisjet elektronike. Sinjale të komplikuara mund të paraqiten si mbivendosje e sinjaleve sinusoidale. Në këtë mësim do të përshkruajmë disa vlera të nevojshme parametrash elektrik gjatë diskutimit të qarqeve me dioda. Vlera maksimale (pik) Vëreni sinjalin sinusoidal të treguar në fig 2.3. ku v = vlera e çastit V p = vlera maksimale (pik) θ = këndi në gradë ose radian v = V sinθ (2.2) p Fig.2.3 Forma e një sinjali sinusoidal Vëreni se si tensioni rritet nga zero në një vlerë positive maksimale, për këndin 90 0, zbret në zero, në arrin një vlerën negative maksimale në dhe rikthehet në zero në uke vendosur në ekuacionin (2) -vlerat e këndit : 30 0, 45 0, 60 0,90 0 ndërtojmë tabelen 2-1 Tabela

68 Tabela 2-1 liston disa nga vlerat e çastit, të cilat duhet t i dini. Për shkak të simetrisë të sinjalit sinusoidal, ju mund të gjeni shumë lehtë vlerat në këndet 120 0, 150 0, 180 0, etj. N.q.s. ju dini disa nga vlerat, ju mund të gjeni vlerat e castit për kënde të tjerë. Siç u përmend V është vlera pik, vlera p maksimale. Sinjali sinusoidal ka vlerën pik pozitive ne 90 0 dhe vlerën pik negative ne Vlera pik-pik Vlera pik-pik e çdo sinjali është diferenca ndermjet vlerave algjebrike maksimale dhe minimale. V = V -V (2.3) pp max min Për valën sinusoidale vlera pik-pik (peak-peak) është: V = V - (-V ) = 2 V (2.4) pp p p p Vlera efektive (Vlera RMS) Nëse një tension sinusoidal bie në një rezistencë aktive R, ai krijon një rrymë sinusoidale në fazë me të. Produkti i vlerave të çastit të tensionit dhe rrymës jep vlerën e çastit të fuqisë, e cila mesatarisht për një interval kohe është fuqia mesatare e harxhuar në rezistencë. Vlera rms e një valë sinusoidale e quajtur vlera efektive, është e përcaktuar si tension dc (i vazhduar) që prodhon vlerë të njëjtë të nxehtësisë si vala sinusoidale. V rms = = V (2.5) p Pra, vlerë RMS e një sinjali sinuusoidal ose vlerë efektive do të quhet ajo vlerë ekuivalente me tensionin dc, e cila duke u zbatuar në të njëjtën rezistencë si tension dc krijon të njëjtën sasi nxehtësie Q. Ne mund ta provojmë këtë lidhje në mënyrë eksperimentale duke ndërtuar 2 qarqe: një qark të rrymës së vazhduar me një rezistencë dhe një tjetër me një sinjal sinusoidal në hyrje dhe me një rezistencë të së njëjtës vlerë. Nqs burimi i rrymës së vazhduar rregullohet për të prodhuar të njëjtën vlerë nxehtësie në rezistencë si vala sinusoidale, ne do të masim një tension dc të barabartë me herë vlerën maksimale të valës sinusoidale. Tensioni i linjave Në Shqipëri tensioni njëfazor është me vlerë efektive (rms) 220 V me frekuencë 50 Hz. 66

69 ompanitë energjitike në SHBA zakonisht i furnizojnë linjat me 115 V (rms) me një tolerance prej ± 10 % dhe frekuencë prej 60 Hz. Nga ekuacioni (2.5), ne mund të llogarisim vlerën peak si më poshtë: 220V = V p Nga ku: Vp = = 312 V Ose Nga ku: 115 V = V p V p = = 163 V Në rastin e fundit, një vlerë peak prej 163 V do të thotë një vlerë pik-pik prej 326 V, pa dyshim një vlerë e rrezikshme tensioni. Vlera Mesatare Vlera mesatare e sinjalit të parë më lart llogartitet për një gjysmë periode të një sinjali sinusoidal, por për një cikël të plotë, ajo është zero, sepse vala sinusoidale është simetrike. Çdo vlerë pozitive në gjysmë ciklin e parë asnjanësohet nga një vlerë negative gjatë gjysmë ciklit të dytë. Prandaj nëse mbledhim të gjitha vlerat midis 0 dhe do të kemi vlerën mesatare zero. USHTRIME 1. Tensioni i linjës është 220V ± 10 %. Llogaritni vlerën maksimale më të lartë e më të ulët të saj. 2. Nëse tensioni në primarin e një transformatori është 220V alternativ, sa është tensioni maksimal në sekondarin e tij, nëse koeficienti i transformimit të transformatorit është 10:1. 67

70 2.4 REJTUESIT ME NJë IOë Në fig.2.4 është treguar skema e drejtuesit me një gjysmëvalë. dhe forma e sinjalit në hyrje. Në hyrje të skemës zbatohet tensioni sinusoidal ku v V i m v =V sinwt, i m është vlera e çastit e tensionit, është vlera maksimale (pik) ose amplituda e tensionit. w është frekuenca këndore, w = 2 p f t Fig.2.4 (a) Sinjali në hyrje të skemës drejtuese. (b) Skema e drejtuesit me një gjysmëvalë. Në gjysmëvalën positive të tensionit, dioda është polarizuar në të drejtë për vlera casti më të mëdha se tensioni i hapjes së diodës (afërsisht 0.7 V për diodat e Si dhe 0.3 V për diodat e Ge), si në fig 2.5(a). Gjatë kësaj kohe në rezistencën e ngarkesës kalon rrymë dhe tensioni në dalje ka formen e treguar në fig 2.5(b). Për thjeshtësi studimi në do të konsiderojmë diodën ideale, sepse vlera maksimale e tensionit në sekondar është shumë më i madh se tensioni i hapjes së diodës. (a) (b) Fig.2.5 ioda në gjendje përcjellëse ( 0 - T/2 ) Në fig 2.6 tregohet rasti kur në hyrje të skemës është zbatuar gjysmëvala negative e tensionit e cila e polarizon në të kundërt diodën dhe ajo nuk përcjell rrymë. Për rrjedhojë tensioni në dalje në rezistencën R do të jetë zero gjatë gjysmës së dytë të periodës. 68

71 Fig.2.6 ioda në gjendje jopërcjellëse ( T/2 - T) Vini re se si tensioni në dalje ndryshoi nga alternativ në pulsant. Rryma në ngarkesë është gjithnjë në të njëjtin drejtim dhe ky proçes është quajtur drejtim. Vlera mesatare e tensionit Vlera mesatare e drejtuar e sinjalit në dalje(v ) është: dc V dc = V mes = = V max (2.6) Nëse merret në konsideratë rënia e tensionit në diodë: V dc = (V max V ) (2.7) ku V është tensioni i hapjes së diodës. T V dc =0 Fig.2.7. Sinjali në hyrje e në dalje të skemës me një gjysmëvalë. V m Për shembull vlera e tensionit në hyrje të skemës është 12.6 V alternativ. Vlera maksimale e tensionit është Ndërsa vlera mesatare është: V max = V = V =0.318 V =0.318 (17.8 V) = 5.66 V dc mes max Vlera mesatare është tensioni që mat voltmetri i rrymës së vazhduar në rezistencën e ngarkesës, pra voltmetri i rrymës së vazhduar mat 5.66 V. 69

72 Vlera maksimale e rrymës në diodë. Nëse vlera e rezistencës së ngarkesës dihet, mund të gjendet vlera mesatare e rrymës që kalon në të, pra dhe vlerën mesatare të drejtuar të rrymës në diodë. jo vlerë duhet të jetë gjithnjë më e vogel se vlera kufi e rrymës që jepet në katalog për një diodë të caktuar. P.sh dioda 1N4001 ka vlerën kufi të rrymës I =1A. Nëse R është 10 Ω për rastin e o mësipërm, rryma që kalon në rezistencën e ngarkesës është 0.566A. Pra dioda 1N4001 mund të përdoret, pasi ka vlerën maksimale të rrymës, I =1 A, më të madhe se vlera mesatare e rrymës së drejtuar (0.566 A). o Vlera maksimale e tensionit të kundërt në diodë. ur dioda është polarizuar në të kundërt, tensioni në ngarkesë është 0 dhe tensioni i zbatuar bie në diodën e polarizuar në të kundërt. y tension duhet të jetë më i vogël se tensioni maksimal i kundërt (PIV Peak Inverse Voltage) që jepet në katalog. PIV V (2.8) max P.sh. nëse tensioni i kundërt makimal është 75 V, dioda duhet të këtë një kufi tensioni të kundërt (në katalog ), PIV, më të madh se 75 V. Shembull (a) Vizatoni formën e sinjalit në dalje dhe përcaktoni V e sinjalit në dc dalje për skemën e figurës 2.8. ku Vm=20 V (dioda të konsiderohet ideale) (b) Përsëritni pikën (a), nëse dioda ideale është zëvendësuar me një diodë reale silici. (c) Përsërit pikën (a) e (b), nëse Vmax është rritur në 200 V Zgjidhje Fig.2.8 Skema e shembullit (a) Si duket nga skema dioda do të përcjellë gjatë gjysmëperiudhës negative të sinjalit në hyrje. Nga ek. (2.6): V dc = V = (20 V) = V m Shenja negative tregon polaritetin e tensionit në dalje. 70

73 20V 20V Fig.2.9(a) Sinjali në dalje për pikën (a) të shembullit (b) uke përdorur një diodi silici, dalja ka pamjen e Fig 2.9 (b) = 19.3V Fig.2.9 (b) Sinjali në dalje për pikën (b) të shembullit = (V V ) Vdc m T V dc = ( ) = (19.3 V) = -6.14V Zvogëlimi i tensionit V është 0.22 V. (c) Nga ek.(2.6) dc V dc = V = (200 V) = V m Nga ek. (2.7): = (V V ) = (200 V -0.7 V) Vdc m T = -(0.318)(199.3 V) = V y ndryshim është ndryshme. i vogël dhe mund të injorohet gjatë zbatimeve të 71

74 USHTRIME 1. Skiconi v i, v d, i d për skemën e drejtuesit me një gjysëmvale, nëse R=2 Ω dhe V = 2V. Sinjali në hyrje është sinusoidal me frekuencë 50 Hz. dc iodat të mendohen si ideale. 2. Përsërite problemin, nëse diodat janë prej silici (V T = 0.7V). 2.5 REJTUESIT ME Y GJYSMëVALë (ME Y IOA) Në fig.2.10(a) a është treguar drejtuesi me dy gjysmëvalë, i cili ka në ndërtimin e tij një transformator, sekondari i të cilit është me pikë mesi. Fig.2.10(a) rejtuesi me dy gjysmëvalë Gjatë gjysmëvalës pozitive të tensionit në sekondar, si në fig, 2.10 (b), dioda e sipërme është polarizuar në të drejtë, ndërsa dioda e poshtme 1 2 është polarizuar në të kundërt. Rryma kalon nëpër diodën, rezistencën e 1 ngarkesës dhe gjysmëmbështjellën e sipërme. Fig.2.10 (b). Rruga e kalimit të rrymës në kohën(0-t/2) Gjatë gjysmëvalës negative, si në fig, 2.10 (c), rryma kalon nëpër diodën, rezistencën e ngarkesës dhe gjysmëmbështjellën e poshtme.vini re që 2 tensioni në ngarkesë ka të njëjtin polaritet, si në fig, 2.10 (b), sepse rryma kalon nëpër rezistencën e ngarkesës në të njëjtin kah, pavarësisht se cila diodë përcjell. jo është arsyeja që tensioni në ngarkesë është sinjal i drejtuar me dy gjysmëvalë. 72

75 ku V Fig (c) Rruga e kalimit të rrymës në kohën(t/2-t) Meqënëse sekondari i transformatorit ka pike mesi, çdo diodë punon vetëm për një gjysmëvalë. uke menduar diodat ideale, vlera maksimale e tensionit të drejtuar në dajle është : 2max V = 0.5 V =V max 2max është vlera maksimale e tensionit në sekondarin e transformatorit. Vlera mesatare e tensionit Vlera mesatare e sinjalit në dalje është sa dyfishi i sinjalit në dalje të drejtuesit me një gjysmëvalë. max V dc = V (2.9) max Nëse tensioni në sekondar është 12.6 V alternativ. Vlera maksimale (pik) e tensionit në sekondar është 17.8 V, ndërsa vlera maksimale e sinjalit në dalje është 8.9V (për arsye që sekondari ka pikë mesi) dhe vlera mesatare: V dc = V = (8.9 V) = 5.66 V max Vlera maksimale e rrymës në diodë. Për një rezistencë ngarkese 10Ω, rryma në ngarkesë është A. Nuk duhet të harrojmë që çdo diodë përcjell vetëm për një gjysmë periode, prandaj vlera maksimale e rrymës në diodë (e dhënë nga katalogu) duhet të jetë më e madhe se gjysma e rrymës së drejtuar në ngarkesë. Nëse lidhim në seri me çdo diodë një ampermeter, do të lexonim 0.283A, ndërsa ampermetri i lidhur në seri me ngarkesen do të tregonte A. Frekuenca Në skemën drejtuese me një gjysmëvalë, frekuenca e sinjalit në dalje është e njëjtë me frekuencën e sinjalit në hyrje. Në drejtuesin me dy gjysmëvalë frekuenca e sinjalit në dalje është sa dyfishi i frekuencës së sinjalit në hyrje, sepse gjatë një periode të sinjalit në hyrje kemi dy gjysmëvalë të tensionit në dalje, pra tensioni pulson 2 herë më shumë se në skemën e drejtuesit me një gjysmëvalë. 73

76 Tensioni i kundërt maksimal Çdo diodë në drejtuesin me dy gjysmëvalë (ose me valë të plotë) duhet të ketë një vlerë maksimale tensioni më të madhe se 2V jo vërtetohet max.. nëse zbatojmë ligjin e irkofit për tensionet në një kontur të mbyllur. 2.6 REJTUESIT URE PIV 2V (2.10) max ëto drejtues janë më të përdorshëm nga skemat e studiuara deri tani, sepse vlera mesatare e tensionit në dalje është më e madhe se ajo e drejtuesit me dy dioda për të njëjtën vlerë tensioni në sekondar. Në fig.2.11 (a) është treguar skema e drejtuesit urë. Fig (a) rejtuesi urë Gjatë gjysmëvalës positive të tensionit në sekondar, fig (b), diodat e 2 3 janë polarizuar në të drejtë dhe tensioni në rezistencën e ngarkesës ka polaritetin e treguar në fig 2.11(b) Fig (b). Rruga e kalimit të rrymës ne kohën(0-t/2) Gjatë gjysmëvalës negative të tensionit në sekondar, fig (c), diodat e janë polarizuar në të drejtë dhe tensioni në ngarkesë ka polaritetin e 4 treguar në fig (c). 1 Fig 2.11(c) Rruga e kalimit të rrymësnë kohën (T /2 deri T) 74

77 Në çdo gjysmëvalë tensioni në ngarkesë ka të njëjtin polaritet, sepse rryma në ngarkesë kalon në të njëjtin kah, pavarësisht se cila diodë është duke përcjelle. Ja pse tensioni në dalje është sinjal i drejtuar me valë të plotë, si në fig (d). Pra në rezistencë kalon rrymë gjatë gjithë periodës. V m T 0 2T 0 Fig (d) Vlera mesatare e tensionit Tensioni në dalje maksimal është: V =V max Vini re që në skemën urë të drejtuesit vlera maksimale e tensionit në rezistencën e ngarkesës është sa vlera maksimale e tensionit në hyrje, ndërsa në drejtuesin me dy dioda vlera maksimale e tensionit në rezistencën e ngarkesës është e barabarte me gjysmën e vlerës maksimale të tensionit në sekondar dhe kjo e ben më të vështirë e të kostueshme prodhimin e skemës. max V dc =0.636 V (2.11) max Nëse vlera efektive (rms) e tensionit në hyrje është 12.6 V, vlera maksimale e tensionit në hyrje është 17.8 V, si dhe vlera maksimale e sinjalit në dalje është 17.8V,(V = 2 V ). Vlera mesatare: max rms V dc =0.636 V =0.636 (17.8 V)=11.3 V max Vlerat maksimale të rrymës dhe tensionit në diodë Për një vlerë mesatare tensioni në dalje 11.3V dhe një rezistencë ngarkese 10Ω, rryma mesatare në ngarkesë është 1.13A. uke qenë se çdo diodë përcjell për një gjysmëperiode (gjysmëvalë), vlera kufi e rrymës së dhënë në katalog (Io) duhet të jetë më e madhe se gjysma e rrymës në ngarkesë, pra A. Në fig (b), është idealisht e lidhur në të shkurtër, ndërsa është 2 4 idealisht i hapur. uke mbledhur tensionet në qarkun e jashtëm: V max PIV + 0 = 0, V - tensioni maksimal në hyrje max PIV - tensioni i kundërt i ushtruar në 4 ku 0 e anës së majtë është tensioni ideal ne 2. 75

78 Tensioni i kundërt maksimal në është : 4 PIV V ( 2.12) max Pra kufiri PIV i çdo diodë duhet të jetë më i madh se V max. Frekuenca Meqë në rezistencën e ngarkesës kalon rrymë gjatë gjithë periodës së sinjalit në hyrje, T është sa gjysma e T Për këtë arësye frekuenca e sinjalit në dalje o i. është sa dyfishi i frekuencës së sinjalit në hyrje. USHTRIME Një drejtues urë me valë të plotë me tension sinusoidal në hyrje 220V rms ka një rezistencë ngarkese 1 Ω. - Sa është vlera mesatare e drejtuar e tensionit në ngarkesë. - Përcaktoni PIV për çdo diodë - Gjeni vlerën maksimale të rrymës që kalon në çdo diodë - Sa është fuqia e harxhuar nga çdo diodë 2-7 SHUMëFISHUESIT E TENSIONIT Skemat e shumëfishimit të tensionit janë përdorur për të kthyer një tension maksimal relativisht të ulët në sekondarin e transformatorit, në një tension maksimal dy, tre, katër ose shumë herë më të madh në dalje. YFISHUESIT E TENSIONIT Në fig.2.12 është treguar një dyfishues tensioni me një gjysmëvalë. Gjatë gjysmëvalës (gjysmëperiodës) pozitive të tensionit në transformator (sekondar), fig.2.13, (a) dioda përcjell (ndërsa nuk përcjell), kondensatori 1 2 C ngarkohet me tension deri në vlerën e tensionit maksimal (V ) dhe me 1 m polaritetin e treguar në figurë. ioda është idealisht si një qark i lidhur 1 në të shkurtër në këtë gjysmëperiodë. Gjatë gjysmëperiodës negative të tensionit në sekondar, fig.2.13 (b), dioda nuk përcjell, ndërsa dioda 1 2 përcjell duke ngarkuar kondensatorin C.ioda vepron si një qark i 2 2 shkurtër gjatë gjysmëperiodës negative (ndërsa si qark i hapur), ne mund 1 të llogaritim shumën e tensioneve në lakun e jashtëm: -V V + V = 0 m 1 C2 -V V + V = 0 m m C2 V C62 =2 V m 76

79 Fig.2.12 yfishuesi i tensionit me një gjysmë-valë. Fig.2.13 Puna e dyfishuesit (a) për gjysmëperiodën pozitive, (b) për gjysmëperiodën negative. Në dalje të dyfishuesit mund të lidhet një rezistencë ngarkese. Tensioni në C bie gjatë gjysmëvalës positive (kondensatori C shkarkohet nëpër 2 2 rezistencën e ngarkesës), por kondensatori C ngarkohet deri në 2V gjatë 2 m gysmëvalës negative. Sa më e madhe të jetë vlera e rezistencës së ngarkesës, aq më tepër tensioni në dalje i afrohet 2V. m PIV (tensioni i kundërt maximal ) për çdo diodë duhet të jetë më i madh se 2V. m Një tjetër skemë dyfishuesi është dyfishuesi me valë të plotë i fig.2.14 (a). Gjatë gjysmëvalës pozitive të tensionit në sekondarin e transformatorit, fig.2.14 (b), kondensatori C ngarkohet nëpërmjet diodës me vlerën 1 1 peak V. ioda nuk përcjell rrymë në këtë kohë. m 2 (a) Figura 2.14 (a) yfishuesi i tensionit me valë të plotë: 77

80 (b) (c) Figura 2.14 (a)yfishuesi i tensionit me valë të plotë: (b) për gjysmëvalën pozitive, (c) për gjysmëvalën negative Gjatë gjysmëvalës negative të tensionit në sekondar, fig.2.14 (c), dioda 2 përcjell rrymë nëpërmjet kondensatorit C, ndërsa dioda nuk përcjell 2 1 rrymë. Meqë C dhe C janë lidhur në seri, vlera kapacitetit total është më e vogël se 1 2 ajo e secilit prej kapaciteteve të kondensatorëve. Pra dyfishuesit e tensionit me gjysmë valë ose me valë të plotë bëjnë dyfishimin tensionit maksimal të sekondarit të transformatorit dhe nuk kërkojnë transformatorë me pikë mesi. PIV (tensioni i kundërt maksimal ) për çdo diodë duhet të jetë më i madh se 2V. m Trefishuesi dhe katërfishuesi i tensionit Në fig 2.15 tregohet një shumëfishues tensioni të cilit i janë shtuar dy kondensatore dhe dy dioda për të marrë tre dhe katërfishin e tensionit maksimal në sekondar. Fig.2.15 Trefishuesi dhe katërfishuesi i tensionit 78

81 Po kështu mund të veprohet nëse duhet të merret në dalje një tension që është 5, 6 e kështu me rradhë herë tensionin maksimal të sekondarit të transformatorit. Gjatë gjysmëvalës pozitive të tensionit në sekondarin e transformatorit kondesatori C ngarkohet nga nëpërmjet me tensionin maksimal V. 1 1 m ondesatori C ngarkohet me dyfishin e vlerës maximale, 2V, që merret nga 2 m shuma e tensioneve në kondesatorin C dhe në sekondarin e transformatorit 1 gjatë gjysmë valës negative të tensionit. Gjatë gjysmëvalës pozitive dioda përcjell, dhe kondesatorin C ngarkohet 3 3 me të njëjtën vlerë tensioni maksimal 2V. Në gjysmëvalën negative diodat m dhe përcjellin dhe C ngarkohet me 2V m Tensioni në C është 2V, ne C dhe C është 3V, kurse në C dhe C është 4V. 2 m 1 3 m 2 4 m Në nyjet shtesë me dioda dhe kondesatore, çdo kondesator ngarkohet me 2V. Çdo diodë ne qark duhet të ketë PIV (tensionin e kundërt maksimal) m PIV 2V 2max USHTRIME 1. Përcaktoni tensionin e arritur nga dyfishuesi i tensionit në fig.2.12, nëse tensioni në sekondarin e transformatorit është 220 V rms. 2. Përcakton PIV e çdo diode për skemën e fig.1.12, nëse vlera maksimale e tensionit në sekondar është V m 2.8 PRERëSIT (CLIPPERS) Ekziston një numër shumë i madh qarqesh të cilat quhen prerës. ëto qarqe kanë vetinë që të presin një pjesë të sinjalit në hyrje, pa e shtrembëruar pjesën e mbetur të sinjalit. Qarqet prerëse më të thjeshta janë të ndërtuara vetëm nga një rezistencë e një diodë. ëto skema janë skemat e drejtimit. uke vene re drejtimin e diodës në qark kundrejt ndryshimit të sinjalit në hyrje, mund të përcaktojmë thjesht cila gjysmëvalë do të pritet, ajo negative apo ajo pozitive. Prerësit ndahen në dy grupe themelore: në prerës në seri dhe prerës në paralel. Mënyra e vendosjes së diodës kundrejt rezistencës së ngarkesës do të përcaktojë edhe llojin e prerësit. 79

82 Prerësit ne seri Një skemë prerësi mjaft e thjeshtë në seri është treguar në fig.2.16 (a). Prerësit në seri dhe në paralel nuk kanë kufizime përsa i përket sinjalit në hyrje. Ai mund të jetë i formave të ndryshme alternative, si në fig.2.16.(b). Prerësit do t i studiojmë me kushtin që diodat janë ideale. Shtimi i një burimi dc në qarkun e një prerësi, si në fig.2.17, do të bëjë të mundur zhvendosjen e sinjalit kundrejt boshtit të y. Nuk ka një procedurë fikse për analizimin e këtyre qarqeve. Ato duhen studiuar duke marrë veç gjysmëvalën positive dhe veç gjysmëvalën negative.hapat që ndiqen në përgjithësi janë: 1. Arësyetojmë në lidhje me pozicionin e gjendjen e diodës, pra kur ajo është në gjendje pune e kur jo.për qarkun e mëposhtëm, fig.2.17 drejtimi i diodës na sugjeron që sinjali v duhet të jetë pozitiv për të berë diodën i përcjellëse(në gjendjen ON). Nga ana tjetër kërkohet që sinjali Vi duhet të jetë më i madh në amplitudë se tensioni V që të kalojë diodën në gjendjen ON. Gjatë gjysmevalës negative dioda është në gjendje jopërcjellëse (në gjendje OFF) (a) (b) Fig.2.16 (a) skema e një prerësi seri, (b) forma të ndryshme sinjalesh alternative. Fig.2.17 Prerës seri me një burim tensioni te vazhduar(dc). 2. Përcaktojmë tensionin i cili do të shkaktoje ndryshimin e gjendjes së diodës. Për një diodë ideale, ndryshimi midis gjendjeve do të ndodhë në pikën me koordinata V =0V dhe I =0A të karakteristikës (në origjinë). 80

83 Në qoftë se aplikojme ligjin e dytë të irkofit, në fig.2.18, do të arrijmë në përfundimin se tensioni i ndryshimit të gjendjes së diodës ka lidhje me tensionin e burimit të rrymës se vazhduar. ioda është e polarizuar në të kundërt (- V në anodë) dhe v <V, kështu që ajo sillet si qark i hapur, fig i 2.18 ku i =0. Fig.2.18 Përcaktimi i v për rastin kur o dioda nuk përcjell. Për tensione Vi më të mëdha se V, dioda do të jetë polarizuar në të drejtë (+V në anode) dhe ajo sillet si qark i shkurtër (në gjendjen ON) si në fig uhet të kemi kujdes në përcaktimin e polaritetit të tensionit në dalje V. o ur dioda është në gjendjen ON duke zbatuar Ligjin e irkofit në lidhje me tensionet, fig.2.19, do të gjejmë : pra v i - V - v =0 O v O = v - V i Fig Përcaktimi i v o për rastin kur dioda përcjell. uhet të skicojmë tensionin në hyrje dhe në dalje, fig.2.20, duke gjetur tensionin në dalje për caste të ndryshëm kohe të sinjalit në hyrje. Si e thamë më lart për v <V, i = 0 dhe i d v o = 0 Për v I =V, dioda ndryshon gjendje. Për v >V dioda sillet si qark i shkurtër i dhe v =v - V dhe tregohet në fig o i Fig.2.20 Përcaktimi i V o maks. 81

84 Gjatë gjysëmvalës negative, dioda është në gjendje OFF (si qark i hapur) dhe v = 0 o Përfundimisht forma e sinjalit në hyrje e dalje të skemës në fig.2.17 tregohet ne fig Në këtë rast tensioni v është i ndryshëm nga zero për me pak o se 1/2T. Fig.2.21 Format e sinjalit në hyrje e dalje. SHEMBULL Përcaktoni formen e sinjalit në dalje për skemën e mëposhtme (fig.2.22): Zgjidhje: Fig Prerës në seri. ioda është në gjendje përcjellese (si qark ishkurtër) gjatë gjysmëvalës pozitive të sinjalit në hyrje, aq më tepër për shkak të V = 5V. Skema në këtë rast është si në fig.2.23 dhe v =v +5 V. o i ioda ndryshon gjendjen për i =0 në v =0, pra për v = -5 V, si në fig2.24 d d i 82

85 v o Fig v për diodën në gjendje pune. o i = 0A d v o = I d R = 0V Fig.2.24.Casti kur dioda ndryshon gjendjen e saj. Për v më negative se ( -5)V, dioda do të sillet si qark i hapur, ndërsa për tensione i më positive se ( 5)V dioda do të sillet si qark i shkurtër. Përfundimisht tensioni në hyrje e dalje do të jetë si në fig Në dalje do të ketë tension për me shumë se 1/2 T Fig.2.25 Tensioni në hyrje e dalje për skemën

86 PRERëSIT Në PARALEL Skema e fig.2.26 është skema më e thjeshtë e një prerësi në paralel, ku dioda ndodhet në paralel me bornat e daljes. Analiza e skemave në parallel është e ngjashme me ato të skemave në seri. (a) Fig.2.26 (a) Prerës paralel (b) Format e sinjaleve në dalje te prerësit në paralel të fig.(a) për sinjale të ndryshëm në hyrje. (b) Më poshtë paraqiten skema të ndryshme prerësish. Prerës seri të thjeshtë: 84

87 Prerës paralel te thjeshtë: Prerës të tjerë paralel USHTRIME 1. Përcaktoni v për skemat e mëposhtme, nëse v =20V, V=5V. ioda të o i konsiderohen prej silici. 2. Përcaktoni v për sinjalin e mëposhtëm në hyrje, v =10V, V =5V, V = 7V. o i

88 2.9 CLAMPER (Qarqe që i mbivendosin sinjalit një komponente konstante) Në keto skema sinjalit do t i mbivendoset një tension i vazhduar (dc) me vlere të caktuar. Skema duhet të ketë një kondensator, një diodë dhe një rezistencë, por mund të përfshijë edhe një burim tensioni të vazhduar. Vlerat e R dhe C duhen zgjedhur të tilla që konstantja e kohës τ = RC të jetë mjaft e madhe, për të siguruar që tensioni në kondensator nuk do të bjerë ndjeshëm gjatë kohës që dioda nuk përcjell. Për qëllime praktike ne do të pranojmë që koha e plotë e ngarkimit ose e shkarkimit të kondensatorit është rreth 5 konstante kohe 5τ=5RC. Në fig.2.27(a) jepet forma e sinjalit të hyrjes për skemën e fig.2.27(b) Rezistenca R mund të jetë rezistenca e ngarkesës ose një qark i kombinuar në paralel. Fig.2.27 Clamper( a) jepet forma e sinjalittë hyrjes, (b) skema Gjatë intervalit 0- T/2 fig 2.27(a) skema do ketë pamjen e fig.2.28.tensioni në hyrje gjatë kësaj kohe ka vlerë konstante, v = V. ioda përcjell, në R nuk i kalon rrymë. ondensatori do të ngarkohet shumë shpejt me tensionin V. Gjatë kësaj kohe v = 0 V. O Fig ioda në gjendje përcjellese Gjatë intervalit të kohës T/2-T skema do ketë pamjen e fig.2.29, pra duke e zëvendësuar diodën me një qark të hapur. onstantja e kohës (produkti RC) është shumë e madhe, aq më tepër 5 τ do jetë shumë më e madhe se koha T/2-T. Fig ioda në gjendje jopërcjellese jo nënkupton që kondensatori vazhdon të jetë i ngarkuar. uke zbatuar ligjin e irkofit në konturin e hyrjes, kemi që : 86

89 dhe -V V- v = 0 v O O = -2 V Shenja negative vjen nga fakti që polariteti i 2 V është i kundërt me polaritetin e caktuar te v. Forma e sinjalit në hyrje e në dalje tregohet në fig O Fig.2.30 Sinjali në dalje te figures 2.27(b) alja është 0 V për intervalin 0- T/2, ndërsa në intervalin T/2-T valëzimi total do jetë i njëjtë me atë të hyrjes, pra vlera pik-pik e valës ne dalje është e njëjtë me vlerën pik-pik të valës se hyrjes. ssi rrjedhim: Sinjali në dalje fitohet nga mbledhja ose zbritja e tensionit në hyrje vlerën e tensionit të ngarkimit të kondensatorit. me Hapat që na ndihmojnë në analizën e skemave clamper mund të përmblidheshin në këtë mënyrë: 1. Fillojmë analizën duke konsideruar që fillimisht sinjali në hyrje do të polarizojë në të drejtë diodën. 2. Gjatë kohës që dioda është në gjendje përcjellëse kondesatori do të ngarkohet menjëherë me tension që përcaktohet nga skema. 3. Mendojmë që gjatë kohës që dioda është në gjendje jopërcjellese kondesatori ruan vlerën e tensionit me të cilin u ngarkua. 4. Arsyetoni mbi polaritetin e v O 5. Mos harroni rregullin e pergjithshem që valëzimi total i tensionit në dalje duhet të përkojë me valëzimin e sinjalit në hyrje. 87

90 Shembull Përcaktoni V për skemën 2.31 për sinjalin e treguar në hyrje, nëse dioda out konsiderohet ideale. Fig Zgjidhje Nëse frekuenca e sinjalit në hyrje është 1000 Hz, pra me periodë 1ms, vlera e sinjalit të hyrjes ndryshon çdo 0.5ms. Gjatë kohës t t dioda shihet si 1 2 qark i shkurtër si në figurën Fig.2.32 ioda në gjendje përcjellese Tensioni në dalje është sa tensioni i baterise pra 5V. Nga ligji i dytë i irkofit për konturin e hyrjes do të rezultojë 20 V + V 5 V = 0 C dhe V = 25 V C ondensatori, gjatë kësaj kohe ngarkohet me tension 25 V, si u tha në pikën 2 të përmbledhjes. Për kohën t t skema do të shihet si në fig

91 Fig 2.33 (a) ioda në gjendje jopërcjellese ioda do të ekuivalentohet me qark të hapur dhe duke zbatuar ligjin e dytë të irkofit në qarkun e daljes v do të rezultojë në: O dhe +10V + 25V v =0 v O =35V O Fig 2.33 (b) Forma e sinjalit në dalje për skemën e figurës onstantja e kohës së shkarkimit të Fig. 2.33(a) është dhënë nga produkti i RC dhe ka madhësinë τ = RC = (100kΩ) (0.1μF)=(100 x 10 3 Ω )(0.1 x 10-6 F) = 0.01s = 10ms oha totale e shkarkimit është : 5 τ= 5(10ms) = 50ms. Përderisa intervali t t do të zgjasë vetëm 0.5ms, kondesatori do të mbajë 2 3 pothuajse të pandryshuar tensionin gjatë kohës së shkarkimit. Sinjalin në hyrje dhe në dalje tregohen në fig 2.33(b). Vëmë re që dalja 30V përkon me tensionin në hyrje si në hapin e 5. 89

92 Shembull Përsërit shembullin e mëparshëm duke përdorur një diodë silici me V =0.7V T Zgjidhje Nëse e zëvendësojmë diodën me burimin 0, 7 V, skema ka paraqitjen e fig.2.34 dhe v mund të llogaritet me ligjin e irkofit për tensoinet në qarkun o e daljes. dhe. Gjatë intervalit të kohës t t irkofit : dhe 1 2 V C +5V-0.7V- v =0 v O = 5V-0.7V = 4.3V C O për qarkun e hyrjes shkruajmë ligjin e -20V+V +0.7V-5V = 0 = 25V-07V = 24.3V Fig.2.34 Përcaktimi i v dhe V me diodën në gjendjen përcjellese o C Gjatë intervalit të kohës t t dioda sillet si qark i hapur dhe skema do 2 3 të jetë si në fig.2.35, me ndryshim e vlerës së tensionit në kondesator. uke aplikuar ligjin e irkofit kemi: +10V+24.3V- v =0 O dhe v O =34.3V 10V Fig.2.35 Përcaktimi i v me diodën në gjendjen e hapur. o 90

93 Rezultati në dalje është si në fig.2.36, duke verifikuar se valëzimi total i sinjalit të hyrjes dhe valëzimi total i sinjalit të daljes janë të njëjtë. Fig.2.36 Tensioni në dalje të clamperit të fig.2.31 me diodë silici. isa skema clamperi dhe format e sinjaleve janë treguar në fig Për të gjitha rastet sinjali në hyrje është ai i formës së treguar më poshtë: ëto skema mund të punojnë po aq mirë edhe me sinjale sinusoidale në hyrje. Një shembull është dhënë në fig

94 Fig.2.37 Qarqe clamper me dioda ideale (5 τ =5 RC>>T/2) Fig.2.38 Skema clamper me tension sinusoidal në hyrje USHTRIME 1. Vizatoni formën e v nëse sinjali në hyrje v = 20 V o, i 92

95 2. Vizatoni formën e v nëse sinjali në hyrje v = 15 V, V = 5 V. o, i STABILIZIMI I TENSIONIT ME IOË ZENER Për të analizuar punën e skemave me diodë zener më parë duhet të njihemi me qarkun ekuivalent të diodës zener, siç jepet në fig.2.39 Fig.2.39 (a) ioda si stabilizuese e tensionit në gjendje pune, (b) dioda jashtë pune. Qarku më i thjeshtë me diodë zener jepet në fig Fig Një rregullator Zener 93

96 Fillimisht le të konsiderojmë se tensioni i zbatuar në hyrje është i pandryshueshem, po ashtu edhe vlera e rezistencës. Analiza bëhet e bazuar në dy hapa: 1. Përcaktohet gjendja e diodës zener duke llogaritur tensionin ne bornat e saj përmes një qarku të hapur( fig.2.41). V = V = L V i (R + R L ) R L (2.13) I R = I L I Z = 0 Nëse V V, dioda zener është në gjendjen on dhe qarku ekuivalent është Z ai i fig.2.39 (a). Nëse V<V, dioda zener është në gjendjen off dhe qarku ekuivalent është Z ai i fig.2.39 (b). uke zbatuar hapin e parë në fig.2.40, skema do të rezultojë si në fig Fig Përcaktimi i gjendjes së diodës zener 2. Zevendesojmë diodën me skemën ekuivalente të fig 2.39(a). Në figurën 2.42 dioda zener punon si element stabilizues i tensionit. Fig Zëvendesimi i diodës zener me skemën ekuivalente në regjimin stabilizues. 94

97 Tensioni në elementet e lidhur në paralel është i njëjtë, pra: V =V (2.14) L Z Për të përcaktuar rrymën në diodën zener, zbatojmë ligjin e parë të irkofit: nga ku: = I + I. IR Z L I = I - I (2.15) Z R L Fuqia e harxhuar nga dioda zener është përcaktuar nga ekuacioni (2.16): = V I (2.16) P Z Z Z jo vlerë e fuqisë duhet të jetë më e vogël se P e caktuar në katalog për ZM elementin e dhënë. iodat zener janë te përdorura më shpesh në rregullatorë tensioni ose për të dhënë një tension referimi. Në figurën 2.40 është treguar një rregullator i thjeshtë i projektuar për të mbajtur një vlerë fikse tensioni në R edhe nëse vlera e tensionit në hyrje L ose rezistenca e ngarkesës ndryshojnë vlerë (luhaten). Rasti më i keq ndodh për tension minimal në hyrje ose për rrymë ngarkese maksimale, sepse rryma në zener shkon drejt 0. Në këtë rast: I = R(min) V R i(min) (mak) - V Z ose Si është thënë R = V I - V (mak) i(min) Z R(min) I = I - I Z R L Në rastin më të keq barazimi më sipër shkruhet: I = I - I Z(min) R(min) L(mak) 95

98 Pika kritike ndodh kur: I R(min) = I L(mak) Në këtë pikë rryma në zener bie në zero dhe rregullimi i tensionit ka humbur. uke zëvendësuar R = (mak) V i(min) I L(mak) - V Z ku R V V I (mak) i(min) Z L(mak) - vlera kritike e rezistencës seri. - tensioni mininmal i burimit - tensioni zener - rryma maksimale në ngarkesë R është vlera kritike, pra vlera maksimale e lejuar e rezistencës seri. R duhet (mak) S të jetë gjithmonë më e vogël se vlera kritike.në rast të kundërt dioda zener nuk është duke punuar në regjimin zener dhe rregullatori humbet funksionin e tij. SHEMBULL (a) Për skemën me diodë zener në figurën 2.43, përcaktoni V, V, I, P. L R Z Z (b) Përsërite pikën (a) me R = 3Ω L Fig

99 Zgjidhje (a)sipas hapit të parë të procedurës së përshkruar më sipër, përcaktojmë tensionin mes pikave ku është lidhur dioda zener si tregohet në figurën Fig.2.44 uke zbatuar barazimin (2.13) llogaritim: Nga ku V AB = 8.73V është më e vogël se V =10 V, dioda është në gjendjen off si shihet nga karakteristika e fig uke patur parasysh skemën e fig.2.44, gjejmë: V L = V AB = 8.73V Z dhe V R = V i - V L = 16V V = 7.27V I Z = 0A P Z = V Z I Z = V Z (0A) = 0W Fig.2.45 arakteristika e diodës. (b)uke zbatuar ekuacionin (2.13), përcaktojmë: Pra V = 12 V është më e madhe se V = 10 V, dioda është në gjendjen on AB Z dhe skema do të jetë si në fig

100 Fig.2.46 V L = V = 10V Z dhe = V V = 16V 10V = 6V V R I L dhe kështu që nga ek. (2.15) përcaktojmë: I Z = I I R L Fuqia e harxhuar nga dioda zener: = 6mA 3.33 ma = 2.67 ma P z = V I z z =(10 V) (2.67mA) = 26.7 mw jo fuqi është më e vogël se P zmax = 30 mw 98

101 USHTRIME 1. (a) Përcaktoni V, I, I, dhe I për skemën e fig.2.40, nëse R = 180Ω, L L Z R L V i =20V, R =220Ω V Z =10V,P Zmaks = 400mW. (b) Përsërit pikën (a) për R =470Ω (c) Përcaktoni vlerën e R kur dioda zener ka P L L Zmaks. 2. (a) Projektoni një skemë me diodë zener të ngjashme me atë mësipërmen që të ketë në dalje 12V për rrymë që ndryshon nga ma. Përcaktoni R e V. S Z (b) Përcaktoni P Zmaks IOAT E LIHURA NE SERI OSE NE PARALEL Skemat e marra në shqyrtim janë ushqyuer me burim tensioni të vazhduar. Në fillim le të kujtojmë gjendjen e tyre kur ato jane duke përcjellë rrymë ( gjendja ON) apo nuk janë duke përcjellë rrymë ( gjendja OFF). ioda është në gjendje ON kur rryma që kalon në skemë perputhet me drejtimin e shigjetës në simolin saj dhe tensioni I hapjes V është T afërsisht 0.7V për diodat e silicit dhe 0.3V për diodat e germaniumit si në fig ur kahu i rrymës është i kundërt me drejtimin e shigjetës në simbolin e diodës ajo nuk hapet pra është në gjendje OFF si në fig Pra në vend të diodës kemi qark të hapur, rryma është 0A. E 12V Si R 1kΩ Fig Një skemë e thjeshtë me diodë. E 12V R 1kΩ E 12V R 1 kω Fig

102 Arsyja kryesore që diodat lidhen në seri është për të përballuar vlerën e tensionit te kundërt maksimal të zbatuar në qark, vlerë e cila nuk mund të përballohet nga një diodë e vetme.në skemën e figurës 2.49 të dyja diodat janë gjendje ON pasi: E = 12V > ( 0.7V + 0.3V ) =1V V = E - V -V = 12V - 0.7V - 0.3V=11V o T1 T2 Si I =I =V /R = V /R = 11V/5.6 kω =1.96 ma R R o E E Ge 0.7 V 0.3 V E 12 V R 5.6 kω E 12 V R 5.6 kω Fig.2.49.y dioda të lidhura në seri Në skemën e fig.2.50 kemi dy dioda të lidhura në seri ku dioda e parë është në qark të shkurtër dhe dioda e dytë është qark i hapur, rryma I =0A, V =0V 1 Si Si SI SI V 1 I = 0 Vo E 12 V R 5.6 kω E 12 V R 5.6 kω Fig V = I *R = I *R = 0A*R = 0V o R Ne zbatim te ligjit te irkofit: V 2 = E = 12V E - V - V - Vo = V = E - V - V = 12V - 0V = 12V 2 1 o 100

103 IOAT E LIHURA NE PARALEL y ose më shumë dioda duhet të lidhen në paralel, nëse rryma që kalon në qark është më e madhe se vlera e rymës së lejuar të secilës prej diodave. ur diodat lidhen në paralel rryma e përgjithshme në qark degëzohet dhe në çdo degë kalon rrymë më e vogël se vlera e rrymës që do nxirrte jashtë përdorimi një diodë. Shembulli 1 Te gjendet Vo, I, I, I në skemën Në këtë rast tensioni i burimit është më i madh se 0.7V dhe kahu i kalimit të rrymës përputhet me drejtimin e shigjetës në simbol, pra diodat janë në gjendjen ON. Tensioni në diodat e lidhura në paralel është 0.7V R 0.33 kω V Vo = 0.7 V o = V / R = E - V / R = ma E 10 V I = I = I / 2 = ma I1 R Si Si Fig Nëse kufiri i rrymës së një diode është 20mA, rryma prej ma do të shkatërronte diodën. uke vendosur dy dioda në paralel në çdo diodë kalon ma, pra brenda vlerës së lejuar të rrymës në diodë. Shembulli 2 Te gjendet V. o imë që në degët paralele tensioni është i njëjtë, por në këtë rast vetë njëra nga diodat do kalojë në gjendje pune dhe konkretisht dioda e germaniumit, meqë ajo e ka tensioni e hapjes më të vogël se dioda e silicit.ioda e silicit do të sillet si qark i hapur. V o =12 V 0.3 V= 11.7 V Ge 12V Si 2.2kΩ Fig

104 USHTRIME 1. Përcaktoni vlerën e V në dalje të çdo skeme. O Si Ge 2kΩ 20V V 2kΩ O (a) 15V 1.2kΩ Si Si Si 10V V O 4.7kΩ 2V V 2.2kΩ O 5V Si (b) (c) 20V Si V O 4.7kΩ (d) 1kΩ V O1 0.47kΩ V O2 20V Si Ge (e) 102

105 2.12 PORTAT LOGJIE EHE /OSE E1 10V Portat logjike mund të realizohen edhe me dioda. Paraprakisht kujtoni tabelën e vërtetësisë për secilën prej portave. Në figurën 2.53 është treguar si mund të realizojmë portë OSE me dioda. Vlera 10V është shënuar me gjendjen 1 nga algjebra e Bulit, ndërsa vlera 0V është shënuar me gjendjen 0 nga algjebra e Bulit.Një portë OSE ka në dalje gjendjen 1 kur ose njëra nga hyrjet, ose të dyja kanë gjendjen 1. alja ka gjendjen 0 kur të dy hyrjet janë në gjendjen 0. Me këto tensione të zbatuara në hyrje në kalon rrymë, ndërsa në nuk 1 2 kalon rrymë, pra ajo sillet si qark i hapur.tensioni në dalje do të jetë: E = 10 V 0 V E V O R = 10V - 0.7V = 9.3 V v o Vlera e marrë në dalje është e mjaftueshme për t u konsideruar si gjendje 1. jo është edhe vlera e tensionit në R, ndërsa rryma do të i shte: 0V 1kΩ I = V /R = 9.3V/1Ω = 9.3 ma R Figura 2.53 Porta logjike OSE Në figurën 2.54 është treguar si mund të realizojmë portë EHE me dioda. Një portë EHE ka në dalje gjendjen 1 kur edhe njëra hyrje, edhe tjetra hyrje kanë gjendjen 1. alja ka gjendjen 0 kur qoftë edhe njëra nga hyrjet është në gjendjen 0. Me këto tensione të zbatuara në hyrje në nuk kalon rrymë, pra sillet 1 si qark i hapur, ndërsa në kalon rrymë, Tensioni në dalje do të jetë i 2 barabartë me 0.7V, vlerë e cila konsiderohet si gjendje 0. I = V /R = 9.3V/1Ω = 9.3 ma R E1 10V E 1 = 10 V 0 E 2 = 0 V v o E2 0V R 1kΩ E 10V Figura 2.54 Porta logjike EHE 103

106 TRANZISTORëT YPOLAR 3.1 HYRJE ioda në formën e tubit me vakum ishte vënë në zbatim nga J.A.Fleming në vitin Pak kohë më vonë, në 1906, Lee e Fortest shtoi edhe një dalje të tretë në diodën me vakum, të quajtur grila e kontrollit. ështu ishte ndërtuar amplifikuesi i parë, trioda. Në vitet e mëvonshme radio dhe televizori paraprinë zhvillimin dhe, rreth vitit 1930, u përdorën edhe elementet me katër dalje ose pesë dalje, që e çuan akoma më tej industrinë e tubave elektronike. Më pas, me ritmet e shpejta të zhvillimit, inxhinierët i kushtuan shumë rëndësi projektimit, teknikave të prodhimit, zbatimit në fuqi të mëdha e në frekuenca të larta, si dhe minimizimit të këtyre elementeve. Ne 23 hjetor 1947, industria e elektronikës kaloi në një drejtim krejt të ri të zhvillimit të saj. Walter H.Brattain dhe John Bardenn eksperimentuan tranzistorin e parë si element amplifikues. Të mirat e ketij elementi me tre dalje ishin: më i vogel e më i lehtë në peshë, nuk kishte humbje fuqie që kthehej në nxehtësi, pra kishte rendiment më të lartë në punë (meqë fuqia e konsumuar në vetë tranzistorin ishte e vogel). Tranzistori mund të punonte me tensione më të vegjël. Te gjithë amplifikuesit (elementet që rritin tensionin, rrymën dhe fuqinë) kanë të paktën tre dalje. Tranzistorët i ndajmë në tranzistorë dypolare dhe tranzistorë me efekt fushe (njëpolar). Në këtë kapitull do të studiojme tranzistorët dypolare. Quhen të tillë, sepse rryma që kalon në ta krijohet nga bashkëveprimi i dy lloje bartësish: bartësit e shumicës (kryesore, maxhoritarë) dhe bartësit e pakicës (jokryesore, minoritarë). Në fillim u ndërtua tranzistori prej germaniumi, por që kishte një temperaturë pune relativisht të ulët ( C). Më vonë u ndërtua tranzistori prej silici me temperaturë pune që shkon deri në C 3.2 NëRTIMI I TRANZISTORIT Tranzistori dypolar ndërtohet nga 3 shtresa (zona) gjysmëpërcjellëse me përcjellshmëri të ndryshme (të tipit p dhe të tipit n) të vendosura në mënyrë të alternuar. Në fig 3.1 (a) dhe (b) tregohet ndërtimi strukturor dhe simbolet përkatëse të dy tipeve të tranzistorëve. 104

107 Në fig 3.1 (a) tregohet ndërtimi tranzistorit tip p-n-p dhe simboli i tij dhe në fig 3.1 (b) tregohet ndërtimi i tranzistorit tip n-p-n dhe simboli i tij. (a) (b) p n p n p n (c) (d) Figura 3.1 (a) dhe (b) Ndërtimi i tranzistorëve dhe simbolet e tyre (c) dhe (d) ushqimi i kalimeve p - n të tranzistorëve Secila zonë lidhet me një dalje që emërtohen E (emiter), B (bazë), (kolektor). Emiteri është zona që jep (emeton) mbartës të ngarkesave dhe ka përqendrimin më të madh të mbartësve. Baza është zona e mesit, shumë e ngushtë (disa mikron) dhe luan rol komunikues. olektori është zona që mbledh mbartësit. Baza gjithmone ka përcjellshmëri të ndryshme nga E dhe. Tipi i tranzistorit në simbol përcaktohet nga kahu i shigjetës së vendosur në emiter. 105

108 ur shigjeta drejtohet drejt bazës tranzistori është i tipit p-n-p dhe kur shigjeta del jashtë tranzistori është i tipit n-p-n. ahu i shigjetës tregon dhe kahun e rrymes në emiter I. Në figurën 3.1 (c),(d) është treguar ushqimi E me tension të vazhduar i dy tipeve të tranzistorëve. Ushqimi me tension të vazhduar i tranzistorëve është i nevojshem për të vendosur regjimin e saktë të punës të një amplifikatori të rrymës alternative. Tranzistori dy polar ka dy kalime p-n: 1. kalimi emiter bazë (E-B) 2. kalimi bazë kolektor (B-) Pra tranzistori në mënyrë të thjeshtuar mund të studiohet i përbërë nga dy dioda të lidhura në kahe të kundërt si në fig 3.2 më poshtë. Fig. 3.2 Skema ekuivalente e tranzistorit tip p-n-p dhe tip n-p-n 3.3 PARIMI I PUNëS Së TRANZISTORIT o të shqyrtojmë punën tranzistorit tip p-n-p ( parimi i punës është i njëjtë dhe për atë të tipit n-p-n ). Në fig 3.3 (a,b,c) është treguar një tranzistor tip p-n-p në tre gjendje të ndryshme. Në fig 3.3(a) tregohet tranzistori i pa polarizuar (i palidhur me burimin e ushqimit) (a) T (c) (b) Figura 3.3 (a), (b), (c) 106

109 φ1 dhe φ2 janë vektoret e barrierave potenciale të të dy kalimeve p-n kur ato janë të pa ushqyer (të papolarizuar). Në fig 3.3(b) tregohet tranzistori ku kalimi E-B është i pa ushqyer kurse kalimi B- është ushqyer në të kundërt. Pra barriera potenciale e kalimit B- është rritur (B2>φ2) për shkak të lidhjes në të kundërt të burimit V. kk jo barrierë pengon levizjen e mbartësve të shumices (kryesore, maxhoritare) që në këtë rast janë vrimat, prandaj rryma e kolektorit do të krijohet nga levizja e bartësve jokryesore që janë elektronet dhe ka vlerë të vogël, I që B quhet rryma e kundërt e kolektorit (rryma termike). Në fig 3.3(c) tregohet rasti kur janë polarizuar të dy kalimet p-n. alimi E-B është i polarizuar (ushqyer) në të drejtë dhe kalimi B- është polarizuar (ushqyer në të kundërt). Në këtë rast barriera potenciale në kalimin E-B është zvogeluar më shumë B1<φ1, kurse barriera potenciale e kalimit B- është rritur B2>φ2, si në fig 3.3(b). Gjatë shpjegimit bëhet fjalë për lëvizjen e vrimave, por në fakt lëvizin elektronet në drejtim të kundërt me atë të lëvizjes së vrimave. Në këtë rast vrimat e emiterit (që janë mbartës shumice) do të kalojnë me lehtësi barrierën B dhe futen në bazë. ëtu vrimat janë mbartës pakice. 1 Një pjesë e vogël e vrimave futen në bazë dhe vazhdojnë rrugën e tyre në drejtim të minusit të burimit V duke krijuar rrymën e bazës I. Pjesa me e EE B madhe e vrimave futen në kolektor. Lëvizja e këtyre vrimave krijon rrymën e kolektorit I. Për pikën T fig. 3.3(c) shkruajmë ligjin e parë të irkofit : k IE B I B E B, pra I është afërsisht sa I, por asnjëherë I = I sepse pa rrymë baze nuk ka E E, rrymë kolekteri. I dhe I janë rryma të rendit ma, kurse I B është e rendit μa, si në fig 3.4. E = I + I << I dhe I << I Figura 3.4 rahasimi i rrymave ur tranzistori punon në regjim përforcimi (si amplifikator) kalimi E-B polarizohet në të drejtë dhe kalimi B- në të kundërt. Tensioni në diodën e kolektorit duhet të jetë më i vogël se tensioni i shpimit të tranzistorit. 107

110 USHTRIME 1. Si emërtohen dy tipet e tranzistorëve BJT? Vizatoni ndërtimin e secilit dhe vendosni emrat e mbartësve minoritarë dhe maxhoritarë. Vizatoni simbolin grafik të secilit. 2. Cila është diferenca ndërmjet një tranzistori bipolar dhe atij njëpolar? 3. Si duhet të ushqehet tranzistori që të sillet si amplifikator rryme? 4. Nëse rryma e emiterit është 8 ma dhe rryma e bazës është 1/100 e I, përcaktoni rrymën se kolektorit dhe atë të bazës. 3.4 MëNYRAT E LIHJES Së TRANZISTORIT Në SEMë Në REGJIM ATIV Në skema të ndryshme përforcimi tranzistori lidhet në mënyrë të tillë që një prej daljeve te tij, (elektrodave të tij), emiteri baza apo kolektori të jetë e përbashkët për përbërësen alternative si në qarkun e hyrjes dhe atë të daljes. Pra do të kemi tre mënyra të lidhjes së tranzistorit në skemë dhe ato quhen : 1. Skema me emiter të përbashkët ose skema me emiter të tokëzuar. 2. Skema me bazë të përbashkët ose me bazë të tokëzuar. 3. Skema me kolektor të përbashkët ose me kolektor të tokëzuar. Secila nga keto skema ka vecantitë e veta, prandaj ato studiohen në veçanti. Skema me bazë të përbashkët Në fig 3.5 tregohet mënyra e lidhjes të një skeme me bazë të përbashkët me tranzistor tip p. Në këtë skemë : Hyrja është midis emiterit dhe bazës. Rryma e hyrjes = I E Tensioni i hyrjes = V BE alja e skemës merret midis bazës dhe kolektorit pra: Rryma e daljes = I Tensioni i daljes = V B E V V Figura 3.4 Mënyra e lidhjes së tranzistorit në skemën me bazë të përbashkët 108

111 Për të përshkruar sjelljen e ketij elementi me tre terminale (dalje) dhe me dy kalime p-n në skemat e amplifikatoreve me bazë të përbashkët, nevojiten dy karakteristika, njëra për madhësitë e hyrjes, ndërsa tjetra për madhësitë e daljes. arakteristikat e hyrjes tregojnë varësinë e rrymës së hyrjes l nga tensioni E i hyrjes V për vlera të ndryshme të tensionit në dalje V (brenda një BE B karakteristike vlera e V mbahet konstante ). B arakteristikat e daljes do të jenë varësia e rrymës së daljes l nga tensioni C në dalje V për vlera të ndryshme të rrymës në hyrje l (brenda një B karakteristike vlera e l mbahet konstante fig.3.6.c ). E Në çdo karakteristikë të hyrjes, për një vlerë fikse të V, me rritjen e tensionit B bazë-emiter vëmë re rritjen e rrymës së emiterit dhe karakteristika i ngjan shumë asaj të diodës (fig.3.6, a). Në fakt ndryshim i vlerës së V ka ndikim B të vogël (fig 3.6, b). Nga kjo karakteristikë mund të arrijmë në perfundimin se që një tranzistor të jetë në gjendjen on, duhet V = 0.7 V për transistoret BE e silicit. arakteristika e daljes ose e kolektorit ka tre zona kryesore: atë aktive, të ndërprerjes dhe të ngopjes (fig.3.6, c) (a) (b) (c) Fig 3.6 arakteristikat e a) diodës; b) e hyrjes; (c) e daljes për tranzistorin në skemën me bazë te përbashkët. 109

112 Në karakteristikat e daljes fig. 3.6 (c) pjesa horizontale i përket zonës aktive ku tranzistori punon në regjim perforcimi. Në zonën aktive kalimi bazëemiter polarizohet në të drejtë, ndërsa ajo kolektor-bazë në të kundërt. Në pjesën e poshtme të zonës aktive ku rryma e emiterit është zero, kemi zonën e çkyçjes ku I = I. Rryma I BO BO është aq e vogël (në mikroamper) në vlerë numerike krahasuar me vlerat nën shkallën vertikale të I sa që duket sikur vlera e saj është zero. Si pasojë e përmirësimit të teknikave të ndërtimit, niveli I BO për tranzistorët në përdorim masiv(veçanërisht me material gjysmë-përcjellës silici) për fuqitë e vogla dhe të mesme, është aq i ulët sa mund të mos e marrim në konsideratë.për tranzistorët me fuqi të mëdha I do të jetë përsëri në rendin mikroamper. Por I ashtu si I për BO BO S diodën është një madhësi e ndjeshme ndaj temperaturës. Në temperatura të larta I BO mund të bëhet një faktor i rëndësishëm për vetë faktin se në këto kushte rryma ndryshon me vlera të mëdha (në formë orteku). Me rritjen e I rritet I dhe rritja e vlerës së tyre është pak a shumë e njëjtë. E he vetë karakteristika e daljes na e krijon këtë ide, që I ~ I. E Në zonën e çkyçjes (cutoff) kalimi bazë-emiter dhe kalimi kolektor-bazë polarizohen në të kundërt. Zona e ngopjes (saturation) është pjesa në të majtë të karakteristikës. Vihet re një ndryshim të menjëhershëm të karakteristikës kur vlera e V i afrohet B zeros. Në këtë zonë kalimi bazë-emiter dhe kalimi kolektor-bazë polarizohen në të drejtë. Tranzistori gjendet në zonën e ngopjes dhe të çkyçjes kur punon në regjim çelës. oeficienti α Raporti i rymave të vazhduara I me I jepet me një madhësi që quhet α ku E I dhe I janë vlerat e rrymave në pikën e punës. E Vlerat e α ndodhen midis Shpesh α e konsiderojme α =1. Pra I =I, E ur skema punon me sinjal alternativ, pika e punës lëviz në karakteristikë dhe do të kemi α që përcaktohet: ac Në shumicën e rasteve vlerat e α me α janë të përafërta dhe përdorim ac dc vlerën e njërës edhe për tjetren. 110

113 USHTRIME 1. (a) uke përdorur karakteristikat e fig 3.6.c,përcaktoni rrymën e kolektorit, nëse I = 5 ma dhe V = 5 V. E B (b) Përsërisni pikën (a) për I = 5 ma dhe V = 18 V. E B (c) Si do të ndikojnë ndryshimet e V në nivelin e I? B (d) uke u bazuar në rezultat e sipërme, ç lidhje ka mes I dhe I? 2.(a) Eshtë dhënë α = 0.998, përcaktoni I nëse I = 4 ma. dc E (b) Përcaktoni α, nëse I = 3mA dhe I = 20 µa. dc E B (c) Gjeni I, nëse I = 30 µa dhe α = E B dc E 3.5 PUNA AMPLIFIUESE E TRANZISTORIT Për të studiuar punën amplifikuese të tranzistorit le t i referohemi skemës së fig 3.7. =5Ω Fig 3.7 Për skemën me bazë të përbashkët rezistenca në hyrje për rrymën alternative (ac) mund të përcaktohet nga karakteristikat e fig.3.6 (b). jo rezistencë rezulton mjaft e vogël dhe varion nga 10 deri 100Ω. Rezistenca e daljes është mjaft e madhe (50Ω deri ne 1 MΩ) mund të përcaktohet nga karakteristika e daljes fig.3.6 (c). y ndyshim në vlerat e rezistencave ka lidhje me faktin si janë polarizuar kalimet p-n të tranzistorit. Për skemën e dhënë të përforcuesit të tensionit me bazë të përbashkët në fig 3.7 le të përcaktojmë koeficientin e përforcimit të tensionit A. v oeficienti i përforcimit të tensionit tregon sa herë më e madhe është vlera e tensionit në dalje kundrejt asaj në hyrje. Në këtë skemë tensioni i burimit të sinjalit në hyrje është V =200mV dhe i rezistenca e lidhur në qarkun e daljes është R= 5Ω. Le të marrim rezistencën e hyrjes së tranzistorit R i =20Ω dhe rezistencën e daljes 100 Ω. Meqënëse kjo rezistencë është shumë më e madhe se rezistenca R (me të cilën lidhet në paralel) atëherë rezistenca e daljes së skemës R do të jetë afërsisht e barabartë me rezistencën R, pra R ~ R. L L ~ 111

114 oefiçenti i amplifikimit të tensionit për rastin e mësipërm llogaritet: Llogaritim vlerën e V : L Vlerat tipike të koeficientit të amplifikimit të tensionit për skemën me bazë të përbashkët variojnë nga 50 deri në 300. Amplifikimi i rrymës është gjithnjë më i vogël se 1. Amplifikimi i tensionit në transistor ndodh nga transferimi i rrymave nga qarku me rezistencë më të ulët në qarkun me rezistencë më të madhe, nga ku merr edhe emrin transistor (transfer + resistor). USHTRIME 1. Cili është kuptimi fizik i koeficientit të amplifikimit të tensionit. 2. Llogarisni koeficentin e amplifikimit të tensionit (A = V /V ) për v L I qarkun e fig. 3.8, nëse V = 500 mv dhe R = 1 kω. (vlerat e tjera të i qarkut janë të njëjta). 3.6 SEMA ME EMITER Të PëRBASHëT Skemat me tranzistor tip p-n-p dhe n-p-n janë treguar në fig.3.9. ëto lidhje janë quajtur skema me emiter të përbashkët, sepse emiteri bën pjesë edhe në qarkun e hyrjes edhe në qarkun e daljes. Në keto skema: hyrja është midis bazës dhe emiterit; rryma e hyrjes është I dhe tensioni i hyrjes është V. alja e skemës është midis emiterit dhe B BE kolektorit. Rryma e daljes është I. Tensioni i daljes është V E. 112

115 (a) (b) Fig 3.9 Mënyra e polarizimit të tranzistorëve (a) n-p-n, (b) p-n-p në skemat me emiter të përbashkët. Në fig.310 janë treguar karakteristikat e qarkut të hyrjes dhe karakteristikat e qarkut të daljes. B BE (a) (b) Fig.3.10 arakteristikat e një tranzistori silici në skemën me emiter të përbashkët (a) karakteristika e bazës, (b) karakteristika e kolektorit. 113

116 Rrymat e bazës, emiterit e kolektorit janë treguar në drejtimin konvencional të rrymave. Skema e lidhjes së tranzistorit ka ndryshuar, por marrëdhëniet midis rrymave nuk ndryshojnë. Pra I E = I + I dhe I = α I B E Për skemën me emiter të përbashkët karakteristikat e hyrjes shprehin varësinë e (I ) = f (V ) për vlera të ndryshme të tensionit në dalje (V ). B BE E arakteristikat e daljes shprehin varësinë e rrymës së daljes (I ) = f (V ) për E një diapazon vlerash të rrymës të hyrjes ( I ). Regjimi aktiv në skemën me emiter të përbashkët është pjesa e sipërme djathtas e karakteristikës së daljes, që ka linearitet më të lartë dhe karakteristikat për I të ndryshme janë afërsisht të drejta dhe me hapësira B të njëjta. Në amplifikatorin me emiter të përbashkët, kur tranzistori punon në regjimin aktiv, kalimi bazë-emiteri është polarizuar në të drejtë, ndërsa kalimi bazëkolektor është i polarizuar në të kundërt. Në regjimin cutoff (të çkyçjes së tranzistorit) I nuk është zero kur I është B zero, por ka vlerën e I. Të dy kalimet polarizohen në të kundërt. EO Në regjim ngopjeje (saturimi) të dy kalimet polarizohen në të drejtë. ur tranzistori punon si çelës në qarqet logjike të një kompjuteri, pikat e punës së tij janë njëra në regjimin cutoff (te çkycjes) ose në regjimin e saturimit (të ngopjes). B Shembull (a) uke përdorur karakteristikat e fig.3.10, përcaktoni I V E =10 V. (b) uke përdorur karakteristikat e fig.3.10 te përcaktohet I =15V. V E për I =30μA dhe B te V =0.7V dhe BE Zgjidhje (a) Në nderprerjen e I =30μA dhe V B E =10 V, I =3.4 ma. (b) Për V = 0.7V kemi që I = 20μA. Në ndërprerjen e I =20μA, V =15 V, BE B B E ne gjejmë që I = 2.5 ma. Për I =20μA dhe V =15 V në karakteristikën B E e daljes, përcaktojmë I =2.5 ma. BETA(β) oeficienti β për rrymat vazhduara jepet nga ekuacioni i mëposhtëm: 114

117 ku I dhe I janë vlerat e rrymave në një pikë të caktuar të karakteristikave. B Zakonisht β ndryshon nga 50 deri në 400. P.sh në një transistor me β=200, I është 200 herë më e madhe se I. B Në të dhënat specifike të tranzistorit β është zakonisht shënuar me h (që dc FE nënkupton koeficientin e amplifikimit të rrymave të vazhduara në skemat me emiter të përbashkët ). Për rrymat alternative β është përcaktuar si më poshtë: ac Në skemën me emiter të përbashkët I është rryma e daljes, ndërsa I është B rryma e hyrjes. Në të dhënat specifike të tranzistorit β është zakonisht shënuar me h. ac fe Le të përcaktojmë β në karakteristikat e fig.3.11 për një pikë pune me ac I =25μA dhe V =7.5 V. B E 1 B Fig.3.11 Përcaktimi i β ac dhe i β dc nga karakteristika e kolektorit. Për V =7.5 V heqim një vije vertikale, që kalon nga pika e punës dhe E vëmë re ndryshimin e I (Δ I ) në dy karakteristikat më të afërta me pikën B B e punës së tranzistorit. Në këtë rast I =20μA dhe I =30μA. Për të përcaktuar B B nivelet e I, mund të vizatojmë vijat horizontale duke u nisur nga pikat mbi karakteristikat me I të përcaktuara më lart sderi te boshti i ordinatave. B përcaktohet: β ac 115

118 Pra për një sinjal të rrymës alternative në hyrje, rryma e kolektorit do jetë rreth 100 herë më e lartë se ajo e bazës. Nëse do të përcaktojmë β në pikën Q: dc Megjithëse nuk janë saktesisht të barabarta, β dhe β janë përdorur dc ac shpesh në vend të njëra-tjetrës. Nëse njihet β mendohet që vlerë të njëjtë dc ka edhe β dhe anasjelltas. β do të variojnë nga një transistor tek tjetri ac ac pavarësisht se numrat e tyre janë të njëjtë. Sa më e vogël të jetë I, aq më të EO afërta janë vlerat e β. Nëse karakteristikat kanë pamjen e fig.3.12, β dhe β ac dc do jetë e njëjtë për çdo karakteristikë.uke llogaritur β në pikën e punës ac Q rezulton që: Për të përcaktuar β në pikën Q: dc Pra për këtë pamje të karakteristikës β dhe β do të rezultojnë të njëjta. ac dc në çdo pikë të karakteristikave. Në këtë rast është konsideruar I = 0 μa. EO arakteristikat e tranzistorit realisht nuk janë kështu si në fig Fig.3.12 arakteristikat në të cilat β ac është e njëjtë kudo dhe β ac = β dc. 116

119 Për analizat e mëposhtme, ju mund të gjeni β pa asnjë nga indekset ac ose dc, por ju mund ta përdorni për të dy sistuatat ac dhe dc. Marredhenia që ekziston mes β dhe α tregohet më poshtë. uke përdorur ekuacionin e rrymave në tranzistor: kemi: he duke pjestuar të dy anët me I : ujto që: Por duke përdorur një ekuivalencë të Nga rrjedhimi i mësipërm, nxjerrim që ose β është një parametër shumë i rëndësishëm, pasi lidh rrymën në qarkun hyrjes me atë në qarkun e daljes. ështu që: I I E C = β I I = I +I = β I + I E C B B B B = (β+1) I B 117

120 POLARIZIMI I TRANZISTORIT Le të supozojmë që duhet të polarizojmë një skemë amplifikimi me emiter të përbashkët, të ndërtuar me transistor n-p-n. Shigjeta në simbolin e tranzistorit tregon kahun e kalimit të rrymës I E. Fig Përcaktimi i vendosjes se polarizimit te duhur për një skemë te tranzistorit n-p-n me emiter te përbashkët. uke sjelle ndermend ligjin e irkofit mbi rrymat, ku I = I + I mund te E B shënojme kahun e kalimit te rrymave si në fig.3.13(b) dhe me pas polaizimin e tranzistorit si në fig 3.13(c). Nëse tranzistori do të jetë i tipit p-n-p te gjitha rrymat dhe polaritetet do të jenë te kundërt me ato në figurën 3.13(c). USHTRIME 1. uke përdorur karakteristikat e fig. 3.10: (a) Gjeni vlerën e I për V = 750 mv dhe V = 5 V. BE E (b) Gjeni vlerën e V dhe V për I = 3 ma dhe I = 30 µa. E BE B 2. uke përdorur karakteristikat e fig. 3.10(a) përcaktoni β për I = 25 µa dc B dhe V =10 V. Më pas llogaritsni I dhe α E E. dc. 3. (a) uke ditur që α gjeni vlerën e β (matematikisht, pa vlera) dc dc (b) Gjeni vlerën e α për β = 120. dc (c) Gjeni I dhe I kur β = 180 dhe I = 2 ma. E B dc 3-7 SEMA ME OLETOR TE PëRBASHëT jo është mënyra e tretë dhe e fundit e lidhjes se tranzistorit. Në fig.3.14 është treguar mënyra e polarizimit dhe kahu i kalimit te rrymave në skemën me kolektor të perbashkët për tranzistorin tip p-n-p dhe n-p-n. ëto skema përdoren kryesisht për pershtatje rezistencash, për shkak të rezistencës në hyrje të lartë dhe rezistencës në dalje te ulët, një veti që u mungon skemave me bazë të përbashkët e atyre me emiter të përbashkët. 118

121 Ne skemat me kolektor të përbashkët rryma e hyrjes është I I.Tensioni i hyrjes është V dhe ai i daljes është V E B E B dhe ajo e daljes V BB V EE V BB V EE (a) (b) Fig.3.14 Mënyra e polarizimit dhe kahu i kalimit te rrymave në skemën me kolektor të perbashkët për tranzistorin a) tip p-n-p ; b) tip n-p-n Në skemën me kolektor të perbashkët, rezistenca e ngarkerkesës lidhet ndërmjet emiterit dhe tokës që lidhet me kolektorin (fig.3.15). Fig.3.15 Skema me kolektor të përbashkët e përdorur për pershtatje rezistencash Për qëllime praktike, karakteristikat e daljes te skemës me kolektor të perbashkët janë të njëjta me ato të skemës me emiter të përbashkët. Për skemën me kolektor të perbashkët karakteristikat e daljes janë varësia e I E kundrejt V E për vlera të ndryshme të I (pervec faktit që ndryshon shenja B e V ). Rryma në qarkun e hyrjes është e njëjtë si për karakteristikat e skemës E me kolektor të përbashkët dhe me emiter të përbashkët (I ). B Le të shohim lidhjen midis rrymës së hyrjes I dhe asaj të daljes I për B skemën me kolektor të përbashkët. E imë që: I E = I + IB I E I I B = IB +1 I E I B = β +1 I E pra I E = (β +1) IB ose I B = (β +1) 119

122 USHTRIME - uke patur parasysh karakteristikën e fig.3.10, vizatoni karakteristikën e hyrjes dhe daljes për skemën me kolektor të përbashkët PERMBLEHJE onkluzione dhe koncepte te rëndësishme 1. Elementet gjysmëpërcjellës kanë avantazhe ndaj atyre me tuba vakumi: Ata jane: a) me te vegjël b)me te lehte c) me te forte d)me rendiment më të lartë. Pervec këtyre ata nuk kërkojnë kohe për tu nxehur, nuk kërkojnë ngrohes dhe përdorin tensione të ulëta pune. 2. Tranzistorët janë elemente me tre dalje (terminale) te përbërë me tre shtresa gjysmëpërcjellëse dhe kanë bazë ose shtrese qendrore shumë me te holle se dy te tjerat. y shtresat e jashtme janë materiale te tipit n ose p. Nderkohe që shtresa ne mes është gjithmone e kundërt me dy te jashtmet. 3. Rryma e emiterit është gjithmone rryma më e madhe në një tranzistor, ndërsa rryma e bazës është gjithnjë rryma më e vogël. Rryma e emiterit është gjithmone sa shuma e dy te tjerave I =I + I E B. 4. Shigjeta e simbolit te tranzistorit përcakton drejtimin konvencional të rrymës se emiterit, si dhe nenkupton drejtimin për rrymat e tjera ne tranzistor 5. Një element me tre dalje ka nevoje për dy karakteristika volt - ampere ne mënyrë që të jepen më të plota vecorite e punës së tij. Ne regjimin aktiv te një tranzistori kalimi bazë-emiter është i polarizuar 6 në të drejtë, ndërsa kalimi bazë-kolektor është polarizuar në të kundërt. Ne regjim çelësi te tranzistorit kemi dy gjendje: çkyçur dhe ngopje 7. Ne regjimin cut-off ( çkyçkje) kalimi bazë-emiter dhe kalimi bazë- -kolektor janë te polarizuar në të kundërt. 8. Ne regjimin e saturimit (ngopjes, kyçjes) kalimi bazë-emiter dhe bazë- - kolektor janë polarizuar në të drejtë. 9. Tensioni bazë-emiter gjatë punës se tranzistorit mund te merret afersisht 0.7 V. 120

123 10. oeficienti alfa jep marredhenien e rrymës se kolektorit me ate te emiterit dhe është gjithmone afersisht Rezistenca midis kembezave te kalimit te polarizuar në të drejtë është relativisht e vogel, ndërsa rezistenva midis kembezave te kalimit te polarizuar në të kundërt është mjaft e madhe. 12. oeficenti beta është një marredhenie e rëndësishme midis rrymës se bazës dhe rrymës se kolektorit dhe është zakonisht midis Beta për rrymën vazhduar përcakton raportin e rrymave të vazhduara ne një pike pune, ndërsa Beta për rrymën alternative është raporti i vlerave në një intervaltë caktuar kohor te rrymave të vazhduara. Ne shumicen e zbatimeve te dyja konsiderohen të përafërta. 14. Për tu siguruar që një tranzistor është duke punuar brenda kufijve maksimale te lejuar te fuqise duhet te përcaktohet produkti i tensionit kolektor-emiter me rrymën e kolektorit dhe krahasohet me vlerat kufi të fuqisë te gjetura ne katalog. Permbledhje Ekuacionesh I = I + I B I = I + I V = 0.7 V α = E shumicë O pakicë BE dc B konstante EO BO E konstante E 121

124 MëNYRAT E POLARIZIMIT TE BJT 4.1 NJOHURI TE PERGJITHSHME Projektimi dhe analizat e punës së një amplifikatori përfshijnë dy komponente:analiza për rrymen e vazhduar dhe analiza për rrymën alternative.sipas teoremes së superpozimit analiza për rrymën e vazhduar zhvillohet e ndarë nga ajo e rrymave alternative. Hapat e zbatimit të teoremës së superpozimit janë: - Burimet e rrymës alternative mendohen (thjeshtohen ) në zero.të gjithë kndensatorët shihen si qark i hapur. Skema e rivizatuar është skema ekuivalente për rrymat e vazhduara.ështu ne mund të llogaritm vlerat e tensioneve të vazhduara dhe rrymave të vazhduara që na interesojnë. - Burimet e rrymës së vazhduar mendohen (thjeshtohen ) në zero.të gjithë kondensatorët shihen si qark i shkurtër. Skema e rivizatuar është skema ekuivalente për rrymat alternative. ështu ne mund të llogaritm vlerat e tensioneve alternative dhe rrymave alternative që na interesojnë. - Rryma totale në çdo degë të skemës është sa shuma e rrymave të vazhduara e alternative që kalojnë në këtë degë. Tensioni total në çdo degë të skemës është sa shuma e tensioneve të vazhduara e alternative përgjatë kësaj dege. Gjatë këtij kapitulli për mënyra të ndryshme polarizimi do të përcaktojmë vlerat e tensioneve të vazhduara dhe rrymave të vazhduara që na interesojnë. Për këtë duhet të gjejmë pikën e punës Q të tranzistorit (e cila duhet të ndodhet brenda zonës së lejuar të punës së tranzistorit) dhe të studiojmë stabilitetin e punës së skemës ( sa e ndjeshme është skema nga ndryshimet e temperaturës). uhet të kujtojme që: V BE I E I C = 0.7V = (β + 1) I = β I Në përgjithësi madhesia e parë që përcaktohet është I. Pra gjatë këtij B. kapitulli do të përcaktojmë vlerat e rrymave e tensioneve të vazhduara në skemat me BJT, që të mund të studiojmë më pas punën e amplifikatorëve me BJT. B B 122

125 4.2 ZONA E LEJUAR E PUNES SE TRANZISTORIT Për çdo tranzistor ka një zonë pune në karakteristikat e tij që siguron se kufinjtë maksimal të punës së tranzistorit nuk kalohen (shkelen) dhe deformimet janë minimale.të gjithë kufinjtë e punës jepen në të dhënat specifike të tranzistorit në katalog. Për tranzistorin me karakteristika në figurën e mëposhtme I = 50mA dhe V = 20V. maks Emaks I (ma) 70μA I max 50 60μA 50μA Zona e ngopjes 40 40μA P max 30 30μA =V E I =300mW C B 20μA 10μA I B = 0μA A 0.3V V E Sat 5 Zona e çkyçjes I EO V 20 E max V E (V) Fig. 4.1 Vlera maksimale e fuqisë së harxhuar përcaktohet: P = V I uke zëvendësuar: P = V I = 300 mw. maks E Nëse marrim I = 50mA, V E maks E do të jetë: V E = 300mW / 50mA = 6V Nëse marrim V = 20V, I do të jetë: E I = 300mW / 20V = 15 ma Për vlera të tjera të I gjejmë vlerat korresponduese të V. Sa më E shumë pika të gjejmë, aq më e saktë është forma lakores. Puna e tranzistorit brenda zonës së treguar në figurën e mësipërme siguron deformime minimale të sinjalit në dalje dhe vlerat e tensionit e rrymës nuk do të shkatërrojnë elementin. 123

126 Pra duhet të sigurojmë në çdo çast që V e fuqisë. I E I I I V V V V EO I P Për tranzistorin me bazë të përbashkët : P = V I është më i vogël se vlera kufi maks Eng E Emaks E maks maks B Për tranzistorët që përdoren në regjim amplifikimi, vlera e tensionit dhe rrymës së vazhduar përcaktohen nga pika e punës në karakteristikë, e cila ndodhet në atë zonë pune ku bëhet amplifikimi i sinjalit në hyrje të skemës. Ajo është një pikë e pandryshuar në karakteristikë dhe quhet pika e qetësisë Q.Pika e qetësisë duhet të ndodhet brenda zonës së vijëzuar. ur BJT punon jashtë kufinjve maksimale shkurtohet jetëgjatësia e tij ose ai del jashtë përdorimi. u është më mirë të ndodhet pika e punës? Vini re katër pikat e punës në karakteristikat e tranzistorit. Pika A tregon që rryma e tensioni në tranzistor janë zero, pra ai është i papolarizuar. Në pikën B tensioni e rryma mund të ndryshojnë vlerat në pjesën pozitive e negative të sinjalit të hyrjes pa e futur tranzistorin në zonën e ngopjes ose të çkyçjes. Pika C do të lejonte disa vlera pozitive e negative të sinjalit, por nuk mund të fitonim vlerën pik-pik. Pika bën që elementi të punojë me fuqi afër vlerës kufi.vala e tensionit në dalje do të ishte e kufizuar. Nga të gjitha pikat e punës duket që pika B është pika më e mirë, sepse vala e tensionit dhe rrymës mendohet që janë të plota dhe koefiçienti i amplifikimit të tensionit është linear(pothuajse konstant). y është kushti i dëshëruar për amplifikatorët e sinjaleve tv vegjël,por jo për amplifikatorët e fuqisë që do të studiohen më vonë. Rritja e temperaturës do të ndryshonte disa madhësi në punën e tranzistorit, pra do të ndryshonte kushtin e dëshëruar të përmendur më lart. Një BJT që punon në zonën lineare ose aktive duhet polarizuar në këtë mënyrë: - kalimi bazë-emiter duhet polarizuar në të drejtë me tension 0.6V - 0.7V - kalimi bazë-kolektor duhet polarizuar në të kundërt Një BJT që punon në zonën e çkyçjes duhet polarizuar në këtë mënyrë: - kalimi bazë-emiter duhet polarizuar në të kundërt - kalimi bazë-kolektor duhet polarizuar në të kundërt Një BJT që punon në zonën e ngopjes duhet polarizuar në këtë mënyrë: -kalimi bazë-emiter duhet polarizuar në të drejtë - kalimi bazë-kolektor duhet polarizuar në të drejtë 124

127 4.3 SEMA ME POLARIZIM FIS Në skemën e fig. 4.2 përdoret një transistor n-p-n, por ekuacionet dhe llogaritjet janë njelloj edhe për tranzistorët p-n-p vetëm duke i ndryshuar drejtimet e rrymave dhe polaritetet e tensionit. Në analizen e skemës për rrymën e vazhduar kondensatoret ekuivalentohen me qark të hapur. Tensioni V ushqen me tension te vazhduar qarkun e hyrjes dhe te daljes. V është e lidhur direkt me R dhe R (fig.4.2). B V Fig.4.2 Skema me polarizim fiks. Skema ekuivalente dc ndërtohet duke konsideruar kondensatoret si qark i hapur dhe tregohet në fig.4.3 V V V R I I R I B R B R B V I B V BE B V BE E V E V E Fig.4.3 Skema ekuivalente për rrymë te vazhduar Polarizimi në të drejtë i kalimit bazë- emiter uke patur parasysh qarku bazë-emiter në fig.4.4 shkruajme ekuacionin nga ligji i dytë i irkofit ne drejtim orar për skemën. +V ose - I B R B -V BE =0 V = I B R B +V BE I B R B =V - V BE 125

128 V I B R I R B B B V BE B Fig. 4.4 Qarku bazë-emiter Vini re polaritetin e renies se tensionit në R e cila percktohet nga drejtimi B i dhënë i I. uke zgjidhur ekuacionin për rrmen I dolem ne rrezultatin e B B mëposhtëm. I B = (4.1) Rryma që kalon përmes R nga ligji i Ohmit është sa renia e tensionit B përmes R pjestuar me rrezistencë R. Tensioni V dhe tensioni ne kalimin B B bazë-emiter (V ) janë konstante, kështu që zgjedhja e rezistencës se bazës, BE R, përcakton nivelin e rrymës se bazës për pikën e punës. B Qarku kolektor-emiter uke mbyllur lakun kolektor-emiter skema shfaqet në fig. 4.5 me drejtimin e përcaktuar të rrymës I dhe polaritetin e treguar përmes R. Fig 4.5 Qarku kolektor-emiter 126

129 Madhësia e rrymës se kolektorit varet drejtperdrejtë nga I. (4.2) B he V +I R -V =0 E V =V -I R (4.3) E jo do të thotë se tensioni kolektor-emiter në një transistor në skemën me polarizim fiks është sa tensioni i burimit minus renien e tensionit përmes R. Nga ana tjetër: V E = V -V (4.4) ku V është tensioni kolektor- emiter dhe V dhe V janë tensione nga E E kolektori dhe emiteri respektivisht me token. Por meqenëse V =0 kemi: E E V = V E (4.5) V = V -V (4.6) BE B E V BE = V B ( 4.7) Ngopja (saturimi) e tranzistorit Për një transistor që punon ne zonën e saturimit, rryma ka vlerën maximale. Në fig.4.6(a) pika punës ndodhet ne zonën e saturimit. Vini re që ajo është ne një regjim ku vijat e karakteristikës bashkohen dhe tensioni kolektoremiter është V. Rryma e kolektorit është e madhe. Në fig.4.6(b) është E(SAT) treguar ku merret me përafërsi pika e punës. I I I sat I sat V E sat V E V E sat Fig.4.6 Regjimi i saturimit a) real, b) i perafert 127

130 Për V =0 (kalimi kolektor emiter shihet si i lidhur ne te shkurtër). Në E skemën me polarizim fiks kemi që: për V E = 0 kemi: V = I R + V E I V = I R pra tensioni përmes R të jetë sa tensioni i burimit V. Rryma e saturimit për skemën me polarizim fiks është: = (4.8) sat Analiza e vijes(linjes) së ngarkesës Si te përcaktojme pikën e punës? Për këtë përdorim ekuacionin: V =V -I R E dhe ky quhet ekuacioni i linjes së ngarkesës që lidh variablat I këtë mënyrë: V = V - I R (4.9) E dhe V E në arakteristika e daljes (e kolektorit) lidh te njëjtët variabla I dhe V si në E fig.4.7. I I B I E O Fig 4.7 arakteristikat e daljes së tranzistorit. V E 128

131 Le te ndërtojme vijen e drejtë te dhënë nga barazimi (4.9) mbi karakteristiken. Vija e drejtë përcaktohet nga dy pika. N.q.s I =0mA në barazimin (4.9) kemi: V =V -0R E Në qoftë se tani zgjidhim V =0V kemi: E V =V për I =0mA (4.10) E I = 0V=V -I R për V =0V (4.11) uke bashkuar dy pikat e përcaktuara nga Eq(4.10) dhe Eq(4.11), ndërtojme një vije te drejtë. jo vije quhet vija e ngarkesës (mbasi përcaktohet ne funksion te vlerës se rezistencës së ngarkesës R ) uke ditur I, përcaktohet B Q-point, si në fig 4.8. E I V I V E = 0V pika Q I BQ Linja e ngarkes V V E I r = 0mA Fig 4.8 Vija (linja) e ngarkesës në skemën me polarizim fiks. Nëse vlera e I ndryshon për shkak të ndryshimit të R pika e punës do të B B levize poshtë e lart përgjatë linjës së ngarkesës, si në fig.4.9(a). Nëse vlera e V mbahet konstante dhe vlera e R ndryshon, linja e ngarkesës do të zhvendoset si në fig.4.9(b). Nëse vlera e V ndryshon, linja e ngarkesës do të zhvendoset si në fig.4.9 (c). 129

132 I V R Pika Q I B3 Pika Q I B 2 Pika Q I B 1 (a) V V E I V R 1 R 3 > R 3 > R 3 V R 2 V R 3 Pika Q Pika Q Pika Q I BQ (b) V V E I V R 1 V > V > V V 2 R V Pika Q Pika Q I 3 Pika Q B Q R V V V V E (c) Fig. 4.9 Levizja e pikes Q kur; (a) rritet vlera e I, B (b) rritet vlera e R, (c) zvogëlohet vlera e V. 130

133 Shembulli 4.1 Përcaktoni për skemën e fig. 4.5 me R = 240Ω, R =2.2Ω, V =12V, β=50 (a) I (b) I (c) V (d) V (e) V (f) V BQ Q EQ B B Zgjidhje: (a) Nga ekuacioni (4.1) B I = B Pas zëvendësimit I BQ = μa (b) Nga ekuacioni (4.2) = (50) (47.08μA) = 2.35 ma (c) Nga ekuacioni (4.3) (d) Nga ekuacioni (4.5) (e) Nga ekuacioni (4.7) (f) Nga ekuacioni (4.8) V = V - I R 12V - (2.35mA)(2.2Ω) EQ = = 6.83 V V = V = 6.83 V EQ V = V = 0.7 V B BE V =V - V B B = 0.7V V = V 131

134 USHTRIME 1. Për skemën e treguar( β=100) gjej: (a) I BQ (b) I Q (c) V EQ (d) V (e) V B (f) V E E Figura e ushtrimit 1 2. Për I B =40 μa, β=80 në skemën e mëposhtme, gjej: (a) I (b) R (c) R (d) V B E Figura e ushtrimit 2 3. Për skemën e mëposhtme me I B =25 μa, I E = 4 ma,v E =7V, gjej: (a) I (b) V (c) β (d) R B Figura e ushtrimit 3 132

135 4. Gjej rrymën e saturimit (I sat ) për konfiguracionin në figurën e mëposhtme. E Figura e ushtrimit 4 5.Projektoni nje skemë me polarizim fiks dhe përcaktoni R e R B,nëse V = 16V, β = 100 dhe I Q = 3 ma dhe V EQ = 6V. 6 Për skemën me polarizim fiks me karakteristikat e tranzistorit BJT në figuren e mëposhtme, (a) vizato linjen e ngarkesës me karakteristika te gjetura V =16V dhe R =3 Ω për skemën me polarizim fiks. (b) zgjidh një pike pune midis çkyçjes dhe saturimit. Gjej vlerën e R (c) cilat janë vlerat që dalin për I dhe V? O E (d) cila është vlera e β për pikën e punës? (e) sa është vlera e α që gjendet nga pika e punës? (f) sa është rryma e saturimit (I për figurën e vizatuar? sat) (g) skiconi skemën e plotë me polarizim fiks. (h) sa është fuqia që shperndahet nga pajisja ne pikën e punës? (i) sa është fuqia e ushtruar nga V? (j) gjej fuqine e shperndare nga elementet rezistiv duke marre diferencen nga rezultatet e pikes (h) dhe (i). B 133

136 E Figura e ushtrimit SEMA E POLARIZIMIT ME REZISTENCë NE EMITER Polarizimi i tranzistorit në skemën e mëposhtme permban një rezistencë në emiter për të permiresuar nivelin e stabilitetit kundrejt skemës me polarizim fiks, si në figurën

137 + V I R B I B R B R i I B C 2 C 1 V BE I E R E R E I E Fig.4.10 Skema e polarizimit me rezistencë në emiter Qarku bazë-emiter Qarku bazë-emiter në fig.4.10 mund te rivizatohet si në fig R B I B I B R B B V V BE E V B R E I E V E Fig.4.11 Qarku bazë-emiter uke shkruar ligjin e dytë të irkofit për qarkun bazë-emiter ne sensin orar do të rezultojë ne ekuacionin e mëposhtëm: uke kujtuar qe: E +V -I R -V -I R =0 B B BE E E I =(β+1)i E B uke zevendesuar I ne ekuacion do te rezultojë: nga ku: +V -I R -V -(β+1)i R =0 B B BE B E I = B (4.12) 135

138 uke krahasuar barazimin (4.12) me atë (4.1) për skemën me polarizim fiks, vëmë re se ndryshimi qëndron në futjen e faktorit (β+1)r. E Tensioni në bazë në lidhje me token (fig.4.11) është: V B = V - I R B B (4.13) ose V = V + V B BE E (4.14) Qarku kolektor-emiter Qarku kolektor-emiter është rivizatuar në fig Fig.4.12 Qarku kolektor-emiter uke shkruar ligjin e dytë të irkofit për qarkun kolektor-emitertne kahun orar do të rezultonte uke zevendesuar I I rrjedh qe E +I R +V +I R -V =0 E E E V =V -I (R +R ) (4.15) E E Tensioni ne emiter në lidhje me token është V : V =I R (4.16) E E E E 136

139 Tensioni nga kolektori në tokë, V, përcaktohet: V = V -V E E ose V E E (4.17) = V +V SHEMBULLI 4.2 Për qarkun e fig.4.13 përcakto: V =V -I R (4.18) a) I B b) I c) V d) V e) V f) V g) V β = 50 E E B BC Fig.4.13 Zgjidhje Nga sa u tha më sipër a) Nga barazimim (4.12) V = I R + V + I R B B BE E E V - V = I (R +(1+β)R ) BE B B E I = B b) Nga barazimim (4.2) I = B I =I β=50*40.1 μa=2.01ma B 137

140 c) Nga barazimim (4.15) V = V - I (R +R E E ) = 20V mA*( 2kΩ + 1kΩ ) = 13.97V d) Nga barazimim (4.15) e) Nga barazimim (4.16 ) f) Nga barazimim (4.14) V = V - I V B = V +V R =20V mA * 2kΩ = 15.68V V = I R = I R E E E E = 2.01mA *1kΩ = 2.01V BE E g) Si rrjedhim: = 0.7V V = 2.71V V = V - V BC B = 2.71V V = V Permiresimi i stabilitetit në punën e tranzistorit Shtimi i rezistencës në emiter për polarizimin e një tranzistori BJT sjell stabilitet më të lartë, që do të thote rrymat dhe tensionet e polarizimit mbeten afërsisht sa vlerat e caktuara nga qarku edhe pse kushtet e jashtme si temperature dhe koeficienti β mund te ndryshojnë. 138

141 SHEMBULLI 4.3 Përgatisni një tabele dhe krahasoni tensionin dhe rrymat e qarkut në shembullin 4.1 dhe në shembullin 4.2 ( të fig.4.10) për vlerat e dhëna të β=50 dhe për një vlerë të re të β=100. rahasoni ndryshimet në I dhe V për të njëjtën rritje te β. E Zgjidhje uke përdorur rezultatet e llogaritura ne shembullin 4.1 dhe duke përsëritur zgjidhjen e tij për β=100 arrijmë si me poshtë: E Rryma ne kolektorin BJT vërehet te ndryshoje me 100% për shkak te ndryshimit 100% te vlerës se β. I është e njëjtë dhe V zbret me 76%. B E uke përdorur te dhënat e llogaritura ne shembullin 4.2 dhe duke përsëritur për vlerën e β=100, do të kemi si me poshtë: E Tani rryma e kolektorit rritet me 81% për rritjen 100% te β. Vëreni që I zbret, B duke ndihmuar te ruhet vlera e I ose te pakten te ule ndryshimin total për ndryshimin e β. V është zvogeluar me 35%. ështu që qarku i fig E është me stable se qarku i fig.4.5 për të njëjtin ndryshim të β. jo vjen për shkak të shtimit të rezistencës në emiter, në të cilën krijohet një lidhje e kundërt negative. Regjimi i ngopjes Rryma maksimale e kolektorit për skemën me emiter te stabilizuar mund te përcaktohet duke përdorur te njëjtin metode si tek skema me polarizim fiks. Lidhni ne te shkurtër emiterin me kolektorin si në fig dhe llogarisni rrymën që kalon ne kolektor. sat (4.19) 139

142 Futja e rezistencës ne emiter zvogelon vlerën e rrymës se kolektorit ndaj asaj te marrë nga skema me polarizim fiks duke përdorur të njëjtin rezistencë te kolektorit. Pra ulet pika e punës ne zonën e saturimit (ngopjes) tek fig 4.8 rahaso barazimin(4.8) për skemën me polarizim fiks me barazimin (4.19) E 0V Fig.4.14 Regjimi i ngopjes (saturimit) SHEMBULLI 4.4 Përcakto rrymën e saturimit për qarkun e fig Zgjidhje Rryma e saturimit do të jetë: sat = E cila është rreth 3 herë më e madhe se niveli i I ne shembullin 4.2. Analiza e linjes së ngarkesës Q Analiza e linjes së ngarkesës se qarkut me emiter te polarizuar është pak e ndryshme nga ajo e skemës me polarizim fiks. Vlera e I është përcaktuar nga barazimi (4.12) në qarkun bazë-emiter. Ekuacioni i linjes së ngarkesës i përcaktuar nga qarku kolektor-emiter në fig.4.10 është V = I R + V + I R E V =V - I (R +R ) (4.20) E E Për të përcaktuar koordinatat e pikës së parë të linjës së ngarkesës marrim I = 0mA në ekuacionin (4.20).Si rrjedhim : V =V E B 140

143 Për të përcaktuar koordinatat e pikës së dytë të linjës së ngarkesës marrim V =0V në ekuacionin (4.20).Si rrjedhim : E sat uke ditur ku ndodhen keto dy pika i bashkojme me një vije te drejtë (linja e ngarkesës është gjithnjë një vije e drejtë) dhe pikeprerja me karakteristiken që i korrespondon vlerës së I jep pikën e punës Q. B Vlera të ndryshme te I sigurisht do të levizin pikën Q te punës përgjatë B vijes se linjes së ngarkesës. E Fig.4.15 Ndërtimi i linjes së ngarkesës e përcaktimi i pikes se punës. USHTRIME 1. Për qarkun me emiter te polarizuar te figures se mëposhtme, gjeni: (a) I BQ (b) I Q (c) V (d) V (e) V B (f) V EQ E Figura e ushtrimit 1 2. Për informacionin e dhënë në figurën e ushtrimit 2, gjeni: (a) R (b) R E 141

144 (c) R (d) V (e) V B E B Figura e ushtrimit 2 3. Për informacionin e dhënë në figurën e mëposhtme, gjeni: (a) β (b) V (c) R B Figura e ushtrimit 3 4. Gjej rrymën e saturimit (I sat ) për qarkun e figures se mëposhtme. Figura e ushtrimit 4 142

145 5. uke përdorur karakteristikat e figures se mëposhtme për tranzistorin në skemën e polarizimit me rezistence shtesë dhe duke konsideruar I =4 ma dhe V =10V, përcaktoni: Q EQ (a) R nqs V =24V dhe R =1.2Ω E (b) β ne pikën e punës (c) R B (d) Fuqia e harxhuar nga tranzistori (e) Fuqia e harxhuar nga rezistori R. Figura e ushtrimit 5 E 6. Projektoni një skemë me rezistencë në emiter ku I Q = ½ I (sat) dhe V = ½ V. Merrni V = 20 V, I (sat) = 10mA, β = 120 dhe R = 4 R EQ E (rrumbullakosni vlerat). 4.5 SEMAT ME PJESTUES-TENSIONI Ne skemat që kemi studiuar deri tani rryma I dhe tensioni V Q EQ ishin funksione te koeficientit të amplifikimit të rrymës (β ) te transistorit. Meqenëse (β) është e ndjeshme nga ndryshimi i temperaturave, vecanërisht ne transistoret prej silici është mirë të përdorim një skemë që është pak e varur ose e pavarur nga (β) e tranzistorit. Mënyra më e përdorshme e polarizimit të tranzistorit në qarqet lineare është ajo me pjestues tensioni. Emri pjestues tensioni vjen nga pjestuesi i tensionit R dhe R që lidhet 1 2 nga ana e bazës së tranzistorit. Tensioni në R polarizon në të drejtë kalimin 2 bazë- emiter. Në figurën 4.16 tregohet një skemë e tille. 143

146 Fig Skema e polarizimit me pjestues tensioni Në qoftëse analizojme saktësisht skemën, ndjeshmeria ndaj ndryshimeve të (β) është shumë e vogel, pra nëse parametrat e qarkut zgjidhen saktë, vlera e I dhe V janë plotësisht të pavarura nga β. ëtë e siguron vendosja e Q EQ rezistencës R që krijon një lidhje të kundërt. Pika e punës Q është e treguar E qarte në figurën 4.17 I I Q pika Q E Fig Përcaktimi i pikës Q në skemën me pjestues tensioni Vlera e I do të ndryshonte me ndryshimi e (β), por pika e punës Q me BQ koordinata I dhe V, do të mbetet fikse, nëse parametrat e qarkut janë Q EQ zgjedhur saktë. Jane dy metoda me të cilat mund te bejne analizen e skemave me pjestues tensioni.. 1- metoda ekzakte mund të zbatohet ne çdo skemë me pjestues tensioni. 2- metoda e përafrimit dhe zbatohet vetëm në qoftë se kenaqen disa kushte specifike. 144

147 Analiza ekzakte Skema nga ana e hyrjes për skemën me pjestues tensioni për analizen dc është si në fig.4.18 Fig.4.18 Qarku i hyrjes për skemën me pjestues tensioni Bëjmë analizën e qarkut të hyrjes duke u bazuar në teoremën e Teveninit. Burimiitensionitështëzëvendësuar me një qark te shkurtër si në figurën 4.19 Fig R TH = R 1 2 // R = (4.21) Burimi i tensionit V kthehet përsëri ne qark dhe tensioni i Teveninit:për qarkun e hapur (fig. 4.20,a) është : = I R = (4.22) ETH 2 Në fig. 4.20(b) është treguar skema ekuivalente e Teveninit. Fig.4.20 (a) Përcaktimi i E TH, (b) Skema ekuivalente e Teveninit 145

148 I BQ mund te llogaritet duke përdorur ligjin e irkofit: E -I R -V - I R =0 TH B TH BE E E dhe gjejmë I B I =( β+1)i E B E TH - V BE I = (4.23) B R +( β+1)r TH E uke ditur që I I atehere ekuacioni për V do të jetë i njëjtë me ekuacionin E E me skemë me emiter te stabilizuar V = V -I E (R +R ) (4.24) E SHEMBULLI 4.4 ` Gjej V dhe I për skemën 4.21 për β=140 E 22V Zgjidhje: Nga barazimi 4.21 përcaktojme : Fig.4.21 Zëvendësojmë: R =R // R TH 1 2 R TH = = 3.55 Ω 146

149 Nga barazimi 4.22 përcaktojme: E =V = TH R2 Zëvendësojmë Nga barazimi 4.23 përcaktojme rrymën e bazës: I = B R TH E -V TH BE +( β+1)r E Si përfundim llogaritim I dhe V : E I = β I = (140)(6.05 µa ) = 0.85 ma B Nga barazimi 4.24 përcaktojme V : 2 E V = V -I E E (R +R ) = 22V (0.85 ma)(10 Ω +1.5 Ω)= V Analiza e perafert Gjatë analizës së perafërt duhet të plotësohet kushti që: β R 10 R (4.25) E 2 Nëse mendojmë që rryma e bazës, I është afërsisht zero krahasuar me B, vlerën e I dhe I, ateherë R dhe R mund të konsiderohen si elemente në seri. Tensioni në R është tensioni i bazës kundrejt tokes dhe përcaktohet: V = B 147

150 Vlera e V mund të llogaritet: E = V V V E B BE Rryma e emiterit mund të përcaktohet: I E = dhe I është afërsisht sa I. Q E Tensioni kolektor emiter është përcaktuar: Ose V = V I R I R E E E Q V = V EQ I (R + R ) Pra duket qartë që I dhe V janë të pavarura nga vlera e β. EQ E Shembulli 4.5 Për shembullin e mëparshëm të përcaktohen I dhe V me metodën e Q EQ përafërt dhe vini re ndryshimin shumë të vogël të tyre në vlerë. β R 10 R E 2 (140)(1.5 Ω) 10(3.9 Ω) 210 Ω 39 Ω ( ushti u plotesua) V B = = = 2V Pra V = E.Përcaktojme V : B TH E I V E B BE Q = V V = 2V - 0.7V = 1.3V I (ne krahasim me 0.85 ma ne analizen e sakte) E = = = ma V = V - I (R + R ) = 22 V - (0.867 ma)(10 Ω +1.5 Ω) =12.3 V EQ E ( krahasuar me V ne analizen e sakte) 148

151 USHTRIME 1. Për skemën me pjestues tensioni në figurën e mëposhtme, gjeni: (a) I BQ (b) I Q (c) V (d) V (e) V E (f) V EQ B V B Q V E Q V BQ V E Figura e ushtrimit 1 2. Për informacionin e dhënë në figurën e mëposhtme, gjeni: (oeficienti i amplifikimit të rrymës është β = 120) (a) I (b) V (c) V (d) R E B 1 B V V I B Q V E Figura e ushtrimit 2 3. Për informacionin e dhënë në figurën e mëposhtme, gjeni: (a) I (b) V E (c) V (d) V B (e) R 1 (f) V E Figura e ushtrimit 3 149

152 4. Gjej rrymën e saturimit (I sat ) për qarkun e figures se mëposhtme. Q V V B V E Q BQ V E Figura e ushtrimit 4 5. Për skemën e dhënë, përcaktoni : (a) I B (b) I (c) V E (d) V E (e) V B V E V B V E Figura e ushtrimit 5 6. Për figurën e mëposhtme përcaktoni vlerën e rezistencës R 2 dhe I sat. B V B V E V E Figura e ushtrimit 6 150

153 7. Projektoni një skemë me pjestues tensioni duke përdorur një burim ushqimi prej 20V, një transistor me β = 100 dhe një I = 4 ma me Q V = 8V. Zgjidhni V = 1/8 V. EQ E 4.6 SEMA E POLARIZIMIT ME LIHJE TE UNëRT NE OLETOR Një skemë me cilesi te mira është edhe skema ku përfshihet një lidhje e kundërt nga kolektori ne bazë, si tregohet në figurën Megjithatë pika e punës Q nukështë plotësisht e pavarur nga beta ose ndryshimi i temperaturës, por është me e pavarur se në skemën me polarizim fiks apo atë të polarizimit me rezistencë në emiter. Qarku bazë - emiter uke zbatuar ligjin e tensioneve të irkofit në sensin orar, kemi: V I R I B R B V I R = 0 BE E E I R I B R B BE E I E R E Fig a) skema e polarizimit me lidhje te kundërt tensioni, b) qarku bazë-emiter Vini re që rryma në R nuk është I por I ( ku I = I + I ). Meqë I ka vlera B B shumë të vogla I është afërsisht sa I. uke zëvendësuar I = I = βi dhe B afërsisht I do kemi: I E C V β I B R - I B R B V BE - β I R = 0 B E V - V - β I ( R + R ) - I R = 0 BE B E B B Nga ku: V - V = I ( R + β(r +R ) ) BE B B E I = B (4.26) 151

154 Sa më i madh të jetë produkti β ( R + R ) nga R, aq me pak e ndjeshme E B është I ndaj ndryshimeve te β. Q Qarku kolektor emiter është treguar në fig. e mëposhtme(4.23): E Fig.4.23 Qarku kolektor emiter uke zbatuart ligjin e dytë të irkofitne sensin orar rezulton që: Meqë I ~I dhe I I, kemi: ~ E ~ I R + V + I R V = 0 E E E I (R +R ) + V V = 0 E E dhe V = V - I (R +R ), E E e cila është e njëjtë me perecaktimin e V E në skemat e tjera. Regjimi i ngopjes(saturimit) dhe çkyçjes(cutoff) Qarku i daljes kolektor emiter Në skemën me pjestues tensioni është i njëjtë ne pamje me ate Në skemën me polarizim ne emiter. Rryma e ngopjes ose e saturimit (Për V te barabarte me zero) është: E I = I = ng max E Meqe ne pamje qarku i daljes është i njëjtë me ate te skemës me polarizim ne emiter edhe linja e ngarkesës do të nderpritet ne te njëjtën mënyrë me karakteristikat. Linja e ngarkesës do të ketë keto pika ekstreme: I = I = për V = 0 ng V max E E = V për I = 0 ma E 152

155 USHTRIME 1. Për skemën e fig.4.22 me R = 3.6 Ω, R = 250Ω, R = 500 Ω B E përcaktoni: (a) I (b) I (c) V B 2. Për skemën e fig.4.22 me R = 4.7 Ω, R = 470Ω, R = 1.2 Ω, B E përcaktoni : (a) I (b) V (c) V (d) V E E 4.7 TRANSISTORI P-N-P Në të gjitha analizat e bëra deri tani për skema të ndryshme është përdorur transistori n-p-n, duke lënë të kuptohet që analiza është e njëjtë edhe për skemat me transistor p-n-p (le të sjellim ndër mend simbolin e transistorit p-n-p). Në skemat me transistor p-n-p, figura (4.24), drejtimet e rrymave janë të kundërta si dhe polariteti i tensioneve në pika të ndyshme të skemave është i kundërt, pra V dhe V janë madhësi negative. BE E Skema e fig.4.24 është skemë e polarizuar me rezistencë shtesë, pra tensioni është: V E E V E pritet te ketë vlera negative. Lexuesi te përpiqet të bëjë analizën e kësaj skemë, pra te përcaktojë vlerat e të gjitha rrymave e tensioneve në skemë. Fig.4.24 Skema e polarizimit të transistorit p-n-p me rezistencë në emiter 153

156 USHTRIME 1. Përcaktoni V, V E, I për skemën 4.24 me V =-15V, R =3 Ω, R =470Ω, β =100. B 2. Përcaktoni V, V E, I B për skemën e fig. së mëposhtme: -18V 2.4kΩ 10μF 10μF 47kΩ v o v i β=120 Figura e ushtrimit 2 10kΩ 1.1kΩ 4.8 TRANZISTORI NE ROLIN E ÇELESIT Tranzistori përdoret jo vetëm për të amplifikuar sinjalet, por edhe ne rolin e çelësit ne skemat e kompjuterave apo të kontrollit.në qarqet logjike luan rolin e një invertuesi. Në fig.4.25 është trguar tranzistori ne rolin e çelësit.. Vini re që tensioni në dalje V është i kundërt me tensionin e zbatuar në bazë apo në terminalet e hyrjes V = V V R 0.82kΩ V V V V R B V 68kΩ h FE 125 V (a) I (ma) I sat =6.1 ma V E sat ~ = 0V I EO ~ = 0mA (b) V = 5V V E Fig.4.25 (a)tranzistori si çelës, (b) linja e ngarkesës 154

157 Për V i =5 V, tranzistori është në gjendjen e çelësit te kycur dhe ne te kalon rryma e ngopjes, I ng : Ne regjimin e ngopjes duhet te sigurohet kushti që: Në rastin tonë, kur V =5V, i dhe uke arsyetuar si më lart B B ng Pra ky kusht është kenaqur. Për V i = 0V, I B =0 μa, nga ku edhe I k =0mA, renia e tensionit ne R k, k V =I R =0V, R k k për pasojë V =5V. Tranzistori është si një çelës i shkyçur. Pika e punës se tranzistorit si çelës ndodhet ne pikat ekstreme te linjes së ngarkesës. Për V =5 V, tranzistori luan rolin e çelësit te kycur dhe rezistenca e brendshme i e tij është shumë e vogel e konsiderohet afersisht 0 Ω; pika e punës ndodhet në regjimin e ngopjes (saturimit). Për Vi=0 V, tranzistori luan rolin e çelësit te çkyçur dhe rezitenca e tij e brendshme është shumë e madhe e konsiderohet afersisht αs, pika e punës ndodhet në regjimin e çkyçes (cutoff). 155

158 USHTRIME 1. Për një inverter me tranzistor (karakteristikat e të cilit ndodhen në fig.4.26) me R =1.2 Ω, R = 100 Ω, β = 100, V =10 V, Vi = 10 V, B vizatoni formen e sinjalit në dalje. Ndërtoni linjën e ngarkesës dhe tregoni pikat e punës së tranzistorit si celës. Përcaktoni I, I dhe I. B Bmax ng Fig.4.26 E 2. Projektoni një inverter me transistor me V i = 10 V për të punuar me një rrymë I ng (saturimi) 5 ma me β = 110, V =10 V. Përdorni një I sa 110% e I. B Bmax 156

159 TRANSISTORET ME EFET FUSHE 5.1 NJOHURI TE PERGJITHSHME Transistori me efekt fushe (FET) është një element me tre terminale (dalje): burimin, portën, derdhjen. isa nga vecoritë kryesore të FET dhe tranzistorëve dypolar (BJT) të studiuar deri tani janë treguar me poshtë: FET kanë rezistencë shumë më të madhe në hyrje (e rendit MΩ) se BJT. Tek BJT rryma në kolektor kontrollohet nga rryma në bazë, ndërsa tek FET rryma ne kalimin drain-source (derdhje-burim) kontrollohet nga V (porte-burim). Për këtë arësye BJT quhen elementë të kontrolluar nga rryma, ndërsa FET quhen elementë të kontrolluar nga tensioni. GS I I Fig.5.1 (a)bjt i komanduar nga rryma, (b) FET i komanduar nga tensioni I B I E (a) V GS (b) BJT janë tranzistor bipolar me 2 kalime p-n (tranzistori që studiuam ne kapitujt më parë), ndërsa FET janë unipolar.në parimin e punës së FET merr pjese vetëm një tip ngarkese (ose vrimat, ose elektronet), ndërsa në parimin e punës së BJT marrin pjesë dhe bashkëveprojnë vrimat dhe elektronet. Tek FET fusha elektrike do të kontrolloje gjerësine e kanalit ku do të kalojne ngarkesat. FET janë me pak te ndjeshëm ndaj ndryshimeve te temperaturës krahasuar me BJT. FET janë me te vegjël gje që i ben te marrin pjesë me mire ne qarqet e integruara (IC). 157

160 Ato kanë një disavantazh: koeficenti i amplifikimit të tensionit është shumë më i vogël ne skemat amplifikuese me FET se me BJT FET mund te ndërtohen me kanal n ose me kanal p. Në to kalon vetëm një rrymë, rryma derdhje-burim, I. Në portë nuk kalon rrymë, pra I G =0. Ata ndahen ne dy tipe : JFET ( junction field effect transistor) dhe MOSFET (metal oxide-semiconductor field-effect transistor. Fillimisht do të studiojmë JFET. Në figurën e mëposhtme janë treguar simbolet e JFET me kanal n dhe p. aljet e JFET janë -derdhje (drain), S-burim (source), G-porta (gate) Fig.5.2 Simboli i JFET (a) me kanal n;(b) me kanal p 5.2 NëRTIMI HE ARATERISTIAT E JFET. Sic shihet në fig 5.3 kanali ndodhet midis dy shtresave gjysmëpërcjellëse te tipit p. Ne krye te kanalit tip n është lidhur një kontakt ohmik me terminalin derdhje (), ndërsa ne fundin e poshtëm te te njëjtës shtrese është lidhur një kontakt ohmik me terminalin burim (source), S. Të dy shtresat tip p janë lidhur se bashku me terminalin e portës (gate), G. Nëse kalimi p-n është i papolarizuar, ai sillet si një diodë e papolarizuar. Shtresa e kundërt Fig.5.3 Ndërtimi i JFET 158

161 Nëse V GS = 0 (d.m.th. porta dhe burimi kanë te njëjtin potencial) dhe V S ka vlera positive, karakteristika do të ketë pamje si në fig.5.4 dhe quhet karakteristika e daljes (derdhjes), I =f(v ) për V =0 S GS 2 1 Fig.5.4 arakteristika e FET me V GS = 0 dhe V S >0 Elektronet e nisura nga S (burimi) kalojne përgjatë kanalit dhe e mbyllin rrugën në konturin derdhje - burim, pra I = I. Shtresa e kundërt është me S e gjerë nga kreu i shtresës tip p, sepse dhe tensioni i kundërt është më i madh nga kjo anë (tek dioda është parë që sa më i madh është tensioni i kundërt i polarizimit aq me e gjerë është shtresa e kundërt). Me rritjen e tensionit V nga 0 ne disa Volt rryma do të rritet (pjesa e S parë e karakteristikës). Nëse V i afrohet vlerës V aty ku mbaron zona 1 e S P karakteristikës, shtresa e kundërt do të zgjerohet deri mbylljen e kanalit, si në figurën (5.5), por realisht ekziston një kanal mjaft i ngushtë e rryma ka densitet shumë të lartë. Rryma në këtë rast ka vlerën e rrymës së ngopjes I, figura (5.5). Pra për V =V kemi I =I SS S P SS. Zona e kundërt I anali n e 2 p e e n e p 1 I S Fig.5.5 JFET dhe karakteristika I = f (V S ) për V GS = 0 dhe V S = Vp. Me rritjen e mëtejshme të V, vlera e rrymës nuk ndryshon (zona 2 e S karakteristikës). I është rryma maksimale e derdhjes për një JFET, kur SS V = 0 dhe V > V. GS S P 159

162 Nëse V GS < 0 për V S >0, porta(g) ka potencial më të vogël se burimi (S), pra kalimi G-S është polarizuar në të kundërt. Sa më negative bëhet V, aq më GS e vogël do të bëhet I sepse rritet gjerësia e shtreses se kundërt. ur V = - V ( kanali është ngushtuar aq shumë sa elektronet e nisura nga GS p burimi nuk arrijne ne derdhje), rryma e ngopjes (saturimit) është pothuajse 0 dhe në çdo zbatim praktik JFET konsiderohet i çkycur. Tek JFET kalimi G-S polarizohet gjithnjë në të kundërt. - + V >0 S Fig.5.6 JFET me V GS = V P Fig.5.7 arakteristika e JFET me kanal n me I SS = 8 ma dhe Vp = - 4 V. arakteristika në fig.(5.7) tregon që për zonën 1 në të majtë të V, JFET punon p ne regjim linear (regjimi ohmik). Vlera e V që i korrespondon I = 0 shënohet Vp dhe ka vlera negative për GS JFET me kanal n dhe vlera pozitive për JFET me kanal p. Vp dhe I SS janë të specifikuara në katalog për çdo JFET. 160

163 5.3 ARATERISTIA E TRANSFERIMIT arakteristika e transferimit jep lidhjen që ekziston mes një madhësie në qarkun e hyrjes, tensionit në kalimin portë-burim (gate- source(v )), dhe GS një madhësie në qarkun e daljes, rrymës se draint(i ). Marrëdhënia midis tyre jepet nëpërmjet ekuacionit Shockley: I =f(v ) GS (5.1) V p dhe I SS janë dy madhësi që jepen në katalog dhe për një JFET të caktuar janë konstante, ndërsa V është madhësia elektrike që kontrollon GS vlerën e rrymës I në transistor. arakteristika e transferimit ndërtohet duke u nisur nga ekuacioni Shockley dhe nuk varet nga skema në të cilën është lidhur elementi. Për të ndërtuar karakteristikën e transferimit, gjejmë fillimisht dy pikat ekstreme. ur V =0 => I = I GS SS ur V = V => I = 0 GS p Për vlera të ndryshme të V zevendësojmë në ekuacion dhe gjejmë vlerat GS korresponduese të I e kështu ndërtojmë disa pika midis dy pikave ekstreme (V dhe I ). uke i bashkuar ato, ne kemi ndërtuar karakteristikën e p SS transferimit, fig Gjithashtu karakteristika e transferimit mund te ndërtohet edhe nga karakteristikat e daljes së transistorit. uke përdorur karakteristikat e daljes së transistorit ne mund të transferojmë vlerat e rrymës së saturimit për V korresponduese dhe të ndërtojmë karakteristikën e GS transferimit, si tregohet në figurën 5.8 (a) e (b). a) b) Fig.5.8 Ndërtimi i karakteristikës së transferimit nga karakteristikat e daljes. 161

164 Mënyra praktike e ndërtimit të karakteristikës së transferimit. Për të vizatuar karakteristiken e transferimit duhen të paktën katër pika: Sipas ekuacionit Shockley: ur V =0 => I GS GS P = I ur I = I /2 => V =0.3V SS GS SS ur V = V => I = 0 ur V =V /2 => I = I /4 GS P SS P P Sipas kësaj metode është ndërtuar karakteristika e transferimit e JFET me I = 12 ma dhe V = -6V në figurën 5.9 SS Fig.5.9 arakteristika e transferimit e JFET me kanal n me I SS = 12 ma dhe V = - 6V P JFET me kanal p arakteristika e transferimit për JFET me kanal p do të jetë e njëjtë me karakteristiken e JFET me kanal n.i vetmi ndryshim do të jetë që vlera e V P dhe V do të jenë poztive, si në figurën 5.10 për një JFET me kanal p. GS Fig.5.10 arakteristika e transferimit e JFET me kanal p me I SS = 12 ma dhe Vp = -6V 162

165 USHTRIME 1.a) Cili është ndryshimi midis karakteristikave të kolektorit te një BJT dhe karakteristikave të derdhjes të një JFET. b) Pse I është realisht 0 ma? G c) Pse rezistenca në hyrje e një JFET është shumë e madhe? 2. Vizatoni skemën strukturore të një JFET me kanal p. 3. Për karakteristikat e figurës 5.7, a) vizatoni karakteristikën e transferimit nga karakteristikat e drai-it. b) uke parë karakteristikat e figurës 5.7, lexoni I dhev, e ndërtoni SS P karakteristikën e transferimit në bazë të ekuacionit Shockley. c) rahasoni karakteristikat e ndërtuara në pikën a) e b). A ka ndonjë ndryshim të madh? 4. Eshtë dhënë I = 12 ma dhe Vp = -4V, SS a) vizatoni karakteristikën e transferimit për transistorin JFET. b) vizatoni karakteristikat e drai-it për këtë element. 5. Një JFET me kanal - p ka I SS = 8 ma dhe Vp = 4V. Vizatoni karakteristikën e transferimit për transistorin JFET. 6. Është dhënë pika Q me I = 3 ma dhe V = - 3 V, Përcaktoni I, Q GSQ SS, nësev = -6 V. P 5.4 Cfare permban një katalog? Ne katalog shënohen te gjitha karakteristikat e një elementi (ne rastin tone një tranzistor) që ne deshirojme. eto te dhëna jepen nga prodhues te ndryshem. Ne katalog ne mund te gjejmë: fushën e përdorimit të tyre si amplifikator, oshilator, ejt; vlerat e madhësive elektrike, si: tensionin maksimal i drejtë, tensionin maksimal të kundërt, rrymën maksimale, fuqine si edhe temperaturat minimale dhe maksimale te përdorimit te tranzistorëve(nëse këto vlera nuk kihen parasysh elementi del jashtë përdorimi), etj. përbërjen e një tranzistori si psh silici ose germanium. te dhënat mekanike që kanë te bejne me përmasat e një tranzistori. Fuqia e një tranzistori në temperaturën 25 C (në temperaturën e dhomës) mund te llogaritet me formulen: P =V I (5.2) S 163

166 Si u tha më lart V =V P një JFET me kanal n. GS(off), vlerat e së cilës luhaten nga -0.5 V në -6.0 V për I SS 0 Fig Zona normale e punës në regjimin linear Nga karakteristikat dhe të dhënat në katalog për një element përcaktohet regjimi i punës në karakteristikat e daljes për projektimin e amplifikatorëve linear, si në figurën Regjimi ohmik përcakton vlerat minimale te V S për vlera të ndryshme te V. V tregon vlerat maksimale të tensionit GS SMAX drain-source. Rryma e saturimit I është rryma maksimale e drain, ndërsa SS fuqia maksimale tregohet nëpërmjet një vije te lakuar si në figure. USHTRIME 1. Përcaktoni zonën e punës së një JFET, nëse V = 25 V dhe SMAX P = 120 mw me karakteristika të ngjashme me ato në figurën 5.7, SMAX por me I = 10 ma dhe Vp = -6V. SS 2. A mund të punojë JFET, zona normale e punë së të cilit jepet në figurën 5.11 në pikën me koordinata (I,V )? SS Smax 3. Për karakteristikat në figurën 5.7, të përcaktohet zona e punës,nëse P = 120 mw dhe V = 25 V. SMAX MAX S 164

167 5.5 -MOSFET Si u tha ne fillim të kapitullit FET janë transistor te kontrolluar nga tensioni. FET-et i kemi 2 llojesh: JFET dhe MOSFET. MOSFET (metal-oxide-semiconductor-field-effect. ) ndahen ne 2 lloje, sipas karakteristikave te tyre: MOSFET me pasurim (enhancement-me shtim) dhe MOSFET me varferim (depletion-me pakësim). Të parët shënohen shpesh E-MOSFET, ndërsa të dytët -MOSFET. Secilin nga keto 2 tranzistorët MOSFET i kemi me kanal p dhe n. MOSFET të tipit me varfërim kanë karakteristika të ngjashme me te JFET, por ato mund të punojnë edhe për V me polaritet të kundërt me të parët. Ndërtimi GS Le të shohim ndërtimin e MOSFET me varfërim (me pakice) me kanal n ( -MOSFET). Një shtresë materiali tip p me bazë silici është shtresa mbi të cilën do të vendoset konstrukti i transistorit dhe quhet substrate. Tranzistori MOSFET me varferim ka në përgjithësi tre elektroda (dalje):derdhja (drain,), (source, S), portë (gate,g). a raste kur nga shtresa p del një kembë e veçantë (e katërta) e MOSFET-it, e cila shënohet SS. Bazamenti (substrate, SS) lidhet me source (S) e MOSFET-it, në përgjithësi. Shohim që derdhje dhe burim me ane te kontakteve metalike lidhen me shtresat e tipit n, midis të cilave ndodhet kanali tip n. Gate nuk lidhet me kontakt metalik me kanalin n,por me ane te një shtrese dioksidi-silici, SiO, e cila luan rolin e një dielektriku. jo bën që midis këmbës G dhe 2 kanalit tip n të mos ketë lidhje elektrike. Për këtë arsye tranzistorët MOSFET kanë rezistencë te madhe në hyrje. Rryma që kalon ne portë është 0. Ndonjëherë ky element gjendet në literaturë me emrin FET me portë të izoluar ose IGFET. e e Fig.5.12 MOSFET me varfërim (MOSFET) me kanal n 165

168 arakteristikat dhe parimi i punës. Ne këtë figure kemi ushqyer transistorin me tension V me + ne derdhje. V GS ne këtë rast është 0V, si në figurën Për shkak të potencialit pozitiv në derdhje ndodh një tërheqje e elektroneve nëpërmjet kanalit n. jo ben që rryma të jetë I në analogji me parimin e punës së JFET, ( kjo rrymë SS jepet ne katalog). Rryma që kalon në këtë tranzistor kontrollohet nga potenciali ne portë. iferenca potenciale portë-burim kontrollon gjerësine e kanalit. + V - Fig.5.13 MOSFET me varfërim (MOSFET) me kanal n me V GS = 0 ur V është më i vogël se 0V p.sh. -1V, -2V, -3V etj, tensioni negativ ne portë GS shtyn elektronet drejt shtreses p dhe ndodh rikombinimi mes elektroneve e vrimave, duke bërë të mundur zvogëlimin e elektroneve të lira në kanal, si në figurën e Sa më i madh të jetë tensioni i kundërt në portë, aq më i madh është niveli i rikombinimit, aq më i vogel do të jetë numri e elektroneve te lire ne kanalin n. jo ben që rryma te zvogelohet kur V GS = V P ( ky tension jepet ne katalog), I =0. V është tensioni i kundërt më i madh. P Fig.5.14 Zvogëlimi i elektroneve të lira në kanal kur V GS < 0 166

169 ur V është më i madh se GS 0V, pra tensioni portë-burim te polarizojë në të d rejtë kalimin portë-burim, p orta është ngarkuar pozit ivisht dhe terheq elektrone nga shtresa p duke u bas hkuar me elektronet e lira te cilet se bashku bejne r ritjen e rrymës ne vlera më të mëdha se I, si në fig.5.15 SS GS S G GS Fig.5.15 V GS më i madh se 0V Për këtë arsye zona me V pozitive, në karakteristikën e transferrimit, është GS quajtur zona me pasurim, ndërsa zona për V negative është quajtur zona GS me varfërim. Ekuacioni Shockley sherben për të gjetur I për vlera të ndryshme të V (pozitive, negative e zero). Në fig. e mëposhtme (5.16) jepet karakteristika e transferimit që tregon I ne funksion te V gjithashtu dhe grafikun e I ne funksion te V (ma) S GS I SS = -1V 4 I SS 2 = -2V 2 I SS 4 V 0-4V -5V 2 = -3V = -6V Fig.5.16 arakteristika e transferimit, I në funksion të V GS dhe grafiku I në funksion të V. S -MOSFET me kanal p Ndërtimi i tranzistorit -MOSFET me kanal p është i kundërt me pamjen e atij me kanal n. Emertimet e kembeve janë po njesoj por ndryshojne polaritetet dhe drejtimi i rrymës. V do marre vlera pozitive dhe negative GS ndërsa V negative si në figurën e mëposhtme. S 167

170 Fig.5.18 (a) Ndërtimi i tranzistorit -MOSFET me kanal-p ( b) arakteristikat e -MOSFET me kanal-p me I = 6 ma dhe VP = +6V Në figurat e mëposhtme janë paraqitur simbolet e -MOSFET. SS Fig.5.17 (a) -MOSFET me kanal n, (b) -MOSFET me kanal p USHTRIME 1.u qëndron ndryshimi midis -MOSFET e JFET? Po ngjashmëria midis tyre? 2.Jepet një -MOSFETme I = 6 ma dhe V = -3 V, përcaktoni I në SS P V = - 1, 0, 1, 2 V. Marredhenia midis I dhe V është lineare apo GS GS jolineare? Pse? 3.Vizatoni karakteristikën e transferimit (kalimtare) dhe karakteristikën e derdhjes për -MOSFET me kanal -n me I = 12 ma dhe V = -8 V, në SS P kufinjtë nga V = - V deri në V = 1 V. GS P GS 4.Jepet I = 4 ma për V = -2 V. Përcaktoni I nëse V = - 5 V. GS SS P 168

171 5.6 MOSFET ME PASURIM (E-MOSFET) Megjithse ka disa ngjashmeri ne ndërtim dhe mënyrën e punës midis MOSFET me varferim dhe atij me pasurim, karakteristika e MOSFET me pasurim është e ndryshme nga ato të para deri tani. Linja e transferimit nuk përcaktohet nga ekuacioni Shockley dhe rryma ne derdhje është zero deri sa tensioni portë-burim te arrij një vlerë te caktuar. Ne vecanti, kontrolli I rrymës ne një MOSFET me pasurim kanal-n tani ndikohet nga tensioni pozitiv portë-burim, ndyshe nga MOSFET dhe JFET kanal-n që komandoheshin nga një tensioni portë-burim negativ. Ndërtimi bazë Ndërtimi i një MOSFET me pasurim kanal-n shihet në fig një shtrese materiali gjysmëpërcjellës tip p me bazë silici, si tek MOSFET me varferim, shërben si bazament për transistorin. erdhja () dhe burimi (S) me ane te kontakteve metalike lidhen me shtresat e tipit n, midis të cilave nuk ndodhet kanal. y është dallimi kryesor midis MOSFET me pasurim dhe atij me varferim. Shtresa SiO është përsëri e pranishme për të siguruar izolimin e kontaktit 2 metalik të portë (G) me shtresen midis derdhjes () dhe burimit (S). Si përfundim, ndërtimi i një MOSFET me pasurim është i ngjashëm me atë me varfërim, përvec mungesës së një kanali midis derdhjes () dhe burimit (S) kur nuk ka tension nga jashtë. do krijohet Fig.5.18 MOSFET me pasurim me kanal n 169

172 arakteristikat dhe parimi i punës. ur V = 0, mungesa e kanalit n, në të cilin kalojne elektronet, ben që te GS mos kaloje asnjë elektron nga S në, pra rryma I = 0, ndryshe nga JFET dhe -MOSFET ku I = I. SS Në figurën 5.19 kemi marrë vlera te V > 0 dhe V > 0, pra derdhja dhe porta GS S (G) kanë potencial pozitiv në lidhje me burimin (S). y potencial pozitiv në portë (G) do të shtyj ngarkesat positive (vrimat) të shkojnë më në brendësi të bazamentit (substrate) tip p, si në figurën Si rezultat krijohet një shtresë e kundërt pranë shtresës së SiO, e cila pengon kalimin e elektroneve në 2 daljen portë (G). Sa më shumë rritet V, aq më shumë rritet koncentrimi i GS elektroneve pranë shtresës SiO. ur vlera e V bëhet sa një tension gjuri 2 GS (tensioni threshold), V, fillon rrjedhja e elektroneve nga (S) drejt (), pra GS(Th) në transistor kalon rrymë.vlera e V jepet në katalog. GS(Th) N.q.s. rritim tensionin pozitiv ne portë (G) përtej vlerave të V, do të rritet TH rryma që kalon nga derdhja në burim, pra vlera e rrymës në ketë transistor kontrollohet nga tensioni portë-burim. Por ekziston një vlerë tensioni e zbatuar ne portë që nuk duhet kaluar, si mund te themi se ekziston një vlerë e rrymës se kalimit derdhje-burim që nuk mund te kapercehet. ëto vlera jepen në katalog. Meqënëse kanali nuk ekziston për V = 0, por krijohet për V > 0, ky GS GS transistor merr emrin MOSFET me pasurim, me shtim. Fig rijimi i kanalit në MOSFET me pasurim Në karakteristikën e derdhjes, figura 5.20, vëmë re që për V më të vogla GS se V, rryma e derdhjes (daljes) është 0 ma.v mund ta shkruajmë GS(Th) GS(Th) thjesht V T. 170

173 Fig arakteristika e derdhjes të MOSFET me pasurim me kanal tip n. Për V më të mëdha se V, rryma e derdhjes rritet jolinearisht kundrejt GS GS(Th) tensionit portë-burim, nëpërmjet ekuacionit: 2 I = k (V ) GS - V T u k është një konstante, që është funksion i ndërtimit të elementit. Në katalog jepen vlerat e I (on) dhe V (on) që tregojnë vlerat e rrymës e tensionit GS në një pikë të karakteristikës së elementit. Që këtu mund të përcaktojmë vlerën e k. V S k = I (on ) ( 5.3 ) (V - V ) 2 GS (on) T Pasi gjejmë vlerën e k, për vlera të ndryshme të V GS, përcaktojmë vlerat e I dhe këto pika i hedhim në grafikun e karakteristikës së transferimit, si në figurën 5.21(a). Në këtë figurë 5.21(b) tregohet edhe mënyra e ndërtimit të karakteristikës së transferimit nëpërmjet karakteristikës së derdhjes. Fig 5.21 (a) 171

174 GS (b) Fig.5.21 (a) arakteristika e transferimit (b) arakteristika e transferimit e ndërtuar nga karakteristika e derdhjes (daljes) të MOSFET me pasurim me kanal tip n. V S Vëmë re që për V më të vogla se vlera e V,vlera e rrymës rritet pothuajse S GS(Th) linearisht. ur V > V, rryma derdhjes arrin nivelin e saturimit (ngopjes) S GS(Th) për vlera të ndryshme të V. GS E-MOSFET me kanal p Ndërtimi i E-MOSFET me kanal p është i kundërt me E-MOSFET me kanal n, si shihet në fig Në këtë tip MOSFET, substrate (bazamenti) është shtresë e tipit n, ndërsa shtresat që lidhen me derdhjen (drain,) e burimin (source,s) janë të tipit p. Terminalet (këmbët) kanë të njëjtin emërtim, por polaritetet e tensionit dhe drejtimi i rrymës janë të kundërta. arakteristika e transferimit do të jetë pasqyrimi rreth boshtit të I të karakteristikës së transferimit për E-MOSFET me kanal n, si tregohet në fig.5.23 (a)). Në fig.5.23 (b) janë treguar karakteristikat e derdhjes, nga ku shihet qartë që me rritjen e vlerave negative të V rritet vlera e I. GS Fig 5.22 Ndërtimi i E-MOSFET me kanal p 172

175 (a) Fig 5.23 (a) karakteristika e transferimit për E-MOSFET me kanal p (b) karakteristika e derdhjes (daljes) Në figurën 5.23 janë treguar simbolet e E-MOSFET me kanal n dhe me kanal p (b) S Fig (a) simbolet e E-MOSFET me kanal n (b) simbolet e E-MOSFET me kanal p USHTRIME 1.Cili është ndryshimi midis një E-MOSFET e një -MOSFET? 2. Vizatoni një E-MOSFET me kanal p si dhe tensionet e polarizimit te tij. Tregoni drejtimin e rrjedhjes së elektroneve. 3. Vizatoni karakteristikën e transferimit dhe karakteristikat e derdhjes te një E-MOSFET me V = 3.5V HE k = 0.4 X 10-3 A/V 2.. T 4. Jepet V = 4 V dhe I = 4 ma e V = 6 V, T (on) GS( O n) a) përcaktoni konstanten k. b) vizatoni karakteristikën e transferimit c) përcaktoni I nëse V = 2.5 V. Po për V = 10 V, sa është I?, GS 0 GS 5. Vizatoni karakteristikën e transferimit dhe karakteristikat e derdhjes te -3 një E-MOSFET me kanal p me V T = - 5V dhe k = 0.45 X 10 A/V

176 5.7 QARQET CMOS Qarqe dixhitale logjike mjaft të përdorshëm në praktikë. Ato janë të ndërtuar, me tranzistorë MOSFET të të njëjtit lloj, por të tipeve të kundërta (E-MOSFET me kanal n dhe E-MOSFET me kanal p të vendosura mbi të njëjtin bazament. Fig 5.25Invertuesi CMOS ëto qarqe komplementarë me MOSFET i quajmë qarqe CMOS. Hyrja e qarkut ndodhet në portat e dy transistorëve të lidhura në një pikë, ndërsa dalja merret nga derdhjet e lidhura në një pikë. Përpara se të studiojme efektin e qarkut CMOS le të rikujtojmë edhe njëherë karakteristikat e transferimit të tranzistorëve MOSFET me pasurim me kanal p e n. Nëse në hyrje do kemi një tension prej 0 V, V = 0 V dhe Q është në GS1 1 gjendjen off, pra rezistenca derdhje - burim (drain - source) është shumë e madhe. = -5 V dhe transistori i Q është në gjendjen on. Mes drain e source së Q rezistenca është shumë e vogël. Pra po ta shihnim si pjestues tensioni do 2 arrinim ne përfundimin se V është afërsisht 5 V. alja inverton gjendjen e O hyrjes. Pra për V =0V, V =5V i o Nëse në hyrje do kemi një tension prej 5 V, V = V = 5 Vdhe Q është në VGS2 2 GS1 i 1 gjendjen on. Rezistenca derdhje- burim është shumë e vogël. Pra V = 0 dhe transistori i Q është në gjendjen off. V është afërsisht 0 GS2 2 O V. alja inverton gjendjen e hyrjes. Pra për V =5V, V =0V i o Pra CMOS është qark invertues. Fuqia që harxhon CMOS është shumë e vogël, sepse tranzistorët janë në rolin e çelësave. 174

177 6.1 PARATHENIE MëNYRAT E POLARIZIMIT TE FET Për transistorët me efekt fushe marrëdhëniet midis madhësive të hyrjes e të daljes janë jolineare dhe kjo vihet re edhe në karakteristikën e transferimit të një FET. Lidhja grafike që ekziston mes I e V është më e përdorur dhe GS në këtë kapitull studimi bëhet mbi këtë lidhje e jo mbi atë matematikore. Si në skemat me BJT edhe në ato me FET, madhësia e rrymës në dalje ndikon në madhësinë e tensionit në dalje. Gjatë analizës C për të gjithë përforcuesit me FET duhet të kihen parasysh këto marrëdhënie: I G I = 0 A (6.1) = I (6.2) S ujtojmë që për JFET e MOSFET me varfërim (-MOSFET) marrëdhënia mes qarkut të hyrjes e daljes jepet me ekuacionin Shockley: I = I (1- ) 2 (6.3) SS Për MOSFET me pasurim (E-MOSFET) marrëdhënia mes qarkut të hyrjes e daljes jepet me ekuacionin: I = k (V -V ) 2 (6.4) Është e rëndësishme të theksohet që këto ekuacione shprehin lidhjen mes madhësive elektrike vetëm për elementin, pavarësisht se në cilën lloj skemë është lidhur ai. Nga skema ku lidhet elementi përcaktohet sa është konkretisht vlera e rrymës dhe tensionit duke u bazuar në gjetjen e pikës së punës. GS T 175

178 6.2 SEMA ME POLARIZIM FIS Skema me polarizim fiks është skema me e thjeshtë e polarizimit të JFET me kanal n, si tregohet në fig 6.1. Në këtë skemë tensioni i polarizimit të tranzistorit është fiks sa vlera e tensionit të burimit të vendosur në qarkun e hyrjes, V.Ajo është një nga skemat e pakta me FET që mund te zgjidhet GG ne mënyrë direkte duke përdorur mënyrën matematike ose grafike. Të dyja metodat përfshihen në këtë mesim për të vërtetuar faktin se i njëjti perfundim mund te arrihet me te dyja mënyrat. Skema në fig 6.1 përfshin v dhe v dhe kondesatoret lidhes C dhe C. Mos i o 1 2 harroni që kondesatoret sillen si një një qark i hapur gjatë analizës për rrymat e vazhduara dhe me rezistencë te vogel (dmth qark i shkurtër) gjatë analizës për rrymat alternative. Rezistenca R ben pjese ne skemë për të G treguar se v shfaqet në hyrjen e përforcuesit me FET gjatë analizës për i rrymën alternative. ujtojmë që rezistenca e hyrjes së FET është shumë e madhe. Le të bëjmë analizën e skemës për rrymën e vazhduar : I G = 0 A dhe V = I = (0 A)R = 0 V RG R G G Vlera e tensionit në R lejon zëvendesimin e R me një qark te shkurtër G G ekuivalent, si në skemën në fig 6.2 i rivizatuar pikërisht për analizen C. G Fig 6.1 Skema me polarizim fiks. Fig 6.2 Qarku për analizen C. 176

179 uke aplikuar ligjin e irkofit për tensionet ne sensin orar, ne qarkun e dhënë në fig 6.2 kemi: -V V = 0 dhe V = -V (6.5) GG GS GS GG Meqënëse V ka një vlerë te caktuar, mund te zëvendësohen ne ekuacionin GG Shockley për të gjetur matematikisht vlerën e I. Analiza grafike kërkon ndërtimin e karakteristikës se transferimit nëpërmjet ekuacionit Shockley si në fig 6.3. Për të vizatuar karakteristiken e transferimit duhen të paktën katër pika: Sipas ekuacionit Shockley për V =0 => I = I GS SS ur V = V => I = 0 GS P ur V =V /2 => I = I /4 GS P SS ur I = I SS /2 => V =0.3V GS P I 2 SS V P 4 Fig 6.3 Ndërtimi grafik i karakteristikës së transferimit sipas ekuacionit Shockley Linja e ngarkesës do të jetë një vijë e drejtë vertikale në pikën V =-V GS GG Nga pikëprerja e këtyre dy vijave ne mund të përcaktojmë vendndodhjen e pikës së punës ose të qetësisë, pra, I dhe V. Q GSQ arakteristika e transferimit e tranzistorit arakteristika e skemës ku lidhet elementi Pika Q Fig. 6.4 Përcaktimi i pikës së punës. 177

180 ëto vlera, I dhe V, do jenë ato që matin apatatët matës, si në fig.6.5. Q GSQ Miliampermeter Fisha e kuqe Fisha e zeze Fig. 6.5 Matja me voltmetër dhe ampermetër e I Q dhe V GSQ. Të dyja mënyrat e zgjidhjes (grafike e matematike) duhet të arrijnë në vlera pothuajse të njëjta të I dhe V. Q GSQ Tensioni drain-source (dalje-burim) mund të përcaktohet duke zbatuar ligjin e dytë të rikofit në qarkun e daljes të figurës 6.2 dhe rezulton si më poshtë: +V + I R V = 0 S V = V I R (6.6) S V S = 0 V V = V V ose V = V + V = V + 0 V S S S nga ku për skemën me polarizim fiks: S S V = V (6.7) S gjithashtu V = V V GS G S ose V = V G GS + V S = V GS + 0 nga ku për skemën me polarizim fiks: V = V (6.8) G GS 178

181 SHEMBULL Për skemën e mëposhtme me këto të dhëna: V = 16 V, V = 2V, R =1Ω, R =2Ω, I = 10 ma, V = -8V, përcaktoni: GG G SS P a) V b) I c) V d) V e) V G f) V GSQ Q S S Zgjidhje (a) e (b) Grafikisht ushtrimi mund të zgjidhet duke ndërtuar karakteristikën e transferimit dhe linjën e ngarkesës me V = -2V, si në fig.e meposhtme. Vihet re që V = -V = - 2V, ndërsa I = 5.6mA GSQ GG Q GS 10 ma Pika Q I Q = 5.6mA 3 I S = 2.5mA V P = -8V V P = -4V 2 I GS = -V GG = -2V (c) V = V I R = 16V - (5.6 ma)(2 Ω) = 4.8 V S Q (d) V = V =4.8 V S (e) V = V = - 2 V G GS ( f ) V = 0 V S 179

182 Matematikisht ushtrimi mund të zgjidhet: (a) V = - V = - 2V GSQ GG 2 (b) I = I SS (1- ) = 10 ma ( V ) -8V 2 = ma c) V = V I R = 16V - (5.625 ma)(2 Ω) = 4.75 V S (d) V = V = 4.75V S (e) V = V = - 2 V G GS (f) V = 0 V S USHTRIME 1. Për skemën me polarizim fiks : a) Vizatoni karakteristiken e transferimit te tranzistorit b) Vizatoni linjen e ngarkesës ne te njëjtën sistem boshtesh c) Persaktoni I e V Q GSQ d) uke përdorur ekuacionin Shockley përcaktoni I e më pas gjeni V. Q SQ rahasoni rezultatin me ate te pikes c). I SS V P = 10 ma = -4V Skema e ushtrimit 1 180

183 2. Me vlerën e V se dhënë, përcaktoni madhësite e mëposhtme: a) I b) V S c) V GG I = 8 ma SS = -4V V P Skema e ushtrimit SEMA ME VETEPOLARIZIM Skema me vetpolarizim nuk ka nevoje për dy burime ushqimi të vazhduar. Tensioni i kontrollit portë-burim tani përcaktohet nga tensioni ne rezistencën që lidhet me burimin (source) si në fig R s Fig. 6.6 Skema me vetpolarizim. Për analizen dc të qarkut, kondensatoret mund të zëvendësohen me qark të hapur dhe rezistenca R mund të zëvendësohet nga një qark i shkurtër, G perderisa I =0A. Rezultati është qarku në fig. 6.7 në analizen e rrymave të G vazhduara (dc).rryma që kalon ne rezistencën R është rryma që kalon ne S burim, por I =I dhe S V = I (6.9) RS S R 181

184 Për konturin e mbyllur në fig. 6.7, ne gjejmë qe ose -V -V =0 GS RS V = -I R (6.10) GS S Vini re nga ekuacioni (6.10) që ne rastin kur V është ne funksion të rrymës GS se derdhjes I dhe jo me vlerë fikse sic ndodhte ne rastin e skemës me polarizim fiks. Fig 6.7 Analiza dc e skemës me vetpolarizim. Ekuacioni (6.10) është përcaktuar nga skema e mesipërme. Nga ana tjetër ekuacioni Shockley (6.3) lidh madhësite e qarkut të hyrjes me ato të qarkut të daljes te skemës. Të dy ekuacionet lidhin te njëjtat madhësi, I dhe V duke GS, na dhënë mundesine për ta zgjidhur ne mënyrë grafike ose matematikore problemin. Zgjidhja matematikore mund te perftohet thjeshtë duke zevendesuar ekuacionin (6.10) ne ekuacionin e Shockley-it si me poshtë: I = I (1- ) 2 SS = I (1- ) 2 SS ose I = I (1+ ) 2 SS uke vazhduar me veprimin ngritjes ne katror, ne perftojme ekuacionin si me poshtë: I I + =0 182

185 Ekuacioni i gradës së dytë zgjidhet për vlerat e pershtatshme të I.jo përcakton zgjidhjen matematikore. Zgjidhja grafike kërkon që ne fillim ne te vizatojme karakteristiken e transferimit për transistorin si në fig Me ekuacionin (6.10) mund të ndërtohet linja e ngarkesës (një vije e drejtë) në të njetën grafik. Të përcaktojme koordonatat e dy pikave të linjës së ngarkesës nga ekuacioni (6.10) dhe t i bashkojme ato. Ne fillim i japim I =0 dhe marrim që V = -I R =(0)R = 0V. GS S S Pika e dytë përcaktohet duke marre një vlerë te caktuar te V ose I dhe vlera GS korresponduese e madhësise tjetër te zgjidhet duke përdorur ekuacionin (6.10) me një vlerë të dhënë të R. ështu me ane te dy pikave ne mund te S ndërtojme vijen e ngarkesës. P.sh marrim: I = Atehere V = - I R = * R GS S S Ndërtojmë linjën e ngarkesës.pikeprerja e karekteristikes se transferimit me linjen e ngarkesës na përcakton pikën e punës Q si në fig S Fig.6.8 Vizatimi i linjës së ngarkesës Pasi përcaktojme I dhe V mund të gjejmë madhësite e tjera. Q GSQ Për gjetjen e V ne mund te zbatojmë ligjin e irkofit në qarkun e daljes : V + V + V V = 0 Rs S R nga ku: V = V V V = V I R I R S R S R S S Por I = I S he V = V I (R + R ) (6.11) S S 183

186 Ne vazhdim: V S V G = I (6.12) R S = 0V (6.13) he V = V + V = V -V (6.14) S S R SHEMBULL Gjeni pikën e qetësisë për skemën e figures (6.6) me këto të dhëna: V =20 V, R = 3.3 Ω, R = 1 MΩ, I = 8mA, V = -6V G SS P a. R = 100 Ω S b. R =10Ω S Zgjidhje Ndërtojmë linjën e ngarkesës për secilën nga vlerat e rezistencës sipas mënyrës së përshkruar më sipër. Si vihet re, sa më e vogel R aq më S S pranë boshtit të I ndodhet linja e ngarkesës, ndërsa sa më tepër të rritet R, aq më afër boshtit të V S GS ndodhet linja e ngarkesës. R =100 Ω S I =6.4mA, V Q R =10Ω I =0.4mA,V Q GSQ GSQ =-4.6V =-0.5V USHTRIME 1. Për skemën me vetpolarizim të figures së mëposhtme, (fig. e ushtrimit 1) duhet të: Fig 6.9 a) Vizatoni karakteristiken e transferimit te tranzistorit,nëse I = 10 ma dhe V = - 4 V. SS b) Vizatoni linjen e ngarkesës ne te njëjtën sistem boshtesh c) Përcaktoni I, V Q GSQ d) Llogaritni V, V, V, V. S G S 2. Për skemën me vetpolarizim të figures së mëposhtme, (fig. e ushtrimit 2) nëse I = 6 ma dhe V = - 4Vtë përcaktohen: SS P a) I, V Q GSQ b) V, V, V, V. S G S Skema e ushtrimit 1 P 184

187 3. Përcaktoni: a) I, V Q GSQ b) V, V, I nëse V = - 4 V. S SS P 12 V 18 V Skema e ushtrimit 2 Skema e ushtrimit SEMA ME PJESTUES TENSIONI Skema e polarizimit me pjestues tensioni e studiuar në amplifikatoret me tranzistorët dypolar, përdoret edhe në amplifikatoret me tranzistorë njëpolar si është treguar në fig Fig.6.10 Skema me pjestues tensioni Më poshtë po tregojmë skemën ekuivalente për rrymat e vazhduara. 185

188 Fig Skema ekuivalente për rrymat e vazhduara Vini re që te gjithë kondensatoret, janë zevendesuar ne skemë me qark të hapur. Ne vazhdim, burimi V është ndare ne dy burime ekuivalente: një në qarkun e hyrjes dhe një në të daljes. Perderisa I = 0, nga ligji i irkofit G për rrymat kemi që I = I, dhe mund te përdorim qarkun ekuivalent seri R1 R2 ne te majte te Fig.6.11 për të gjetur vlerën e V. Tensioni V, i barabarte me G G tensionin ne rezistencën R, mund te gjendet duke përdorur barazimin e 2 mëposhtme: V G = (6.15) uke aplikuar ligjin e irkofit për tensionet ne drejtimin e akrepave te ores për qarkun e hyrjes: V V V = 0 G GS RS he V = V V GS G RS uke zevendesuar V = I R = I R, kemi: RS S S S V = V - I R (6.16) GS G S Rezultati është një ekuacion që lidh dy madhësi te njëjta me ate te ekuacionit Shockley: V dhe I. Vlerat e V dhe R janë fikse. Ekuacioni (6.16) është GS G S ekuacion i një vije që nuk kalon nga origjina. Zgjedhim I = 0 ma dhe përcaktojme V nga ekuacioni (6.16) si më GS poshtë: (0 ma) R V = V GS G S 186

189 pra: V = V GS G, për I = 0 ma (6.17) Për të përcaktuar pikën tjetër, konsiderojmë V (6.16) gjejmë I : GS = 0V dhe nga ekuacioni V = V I R GS G S 0V = V I R G S V G dhe I =, për V = 0V (6.18) GS RS y pikat e përcaktuara më sipër bejne te mundur ndërtimin e linjes së ngarkesës. Pikeprerja e linjes së ngarkesës me karakteristiken e transferimit përcakton pikën e punës dhe vlerat e I dhe V perkatese, si në figurën Q GSQ Q V R G S Fig.6.12 arakteristika e transferimit dhe pika e punës Pikeprerja e boshtit vertikal me linjën e ngarkesës ndodh për I = V / R. G S V G është fikse në qarkun e hyrjes, prandaj nëse rritet vlera e R S do të zvogelohet vlera e I si në fig : Q Q Rritja e vlerës së R S Fig.6.13 Efekti i R S në përcaktimin e pikës së punës. 187

190 uke rritur vlerat e R, rezultojne vlera me te vogla te I S negative te V.Për qarkun e daljes: GS dhe ne vlera me V = I R (6.19) S S Për qarkun e hyrjes: V = V I R (6.20) V = V I (R + R ) (6.21) S S I = I dhe V = R1 R2 G USHTRIME 20V 1. Për skemën e ushtrimit 1 te përcaktohen: a) V G b) I dhe V Q GSQ c) V dhe V S d) V SQ nëse I SS = 10 ma dhe V = -3.5 V 2. Te përsëritet problemi i mesipërm nëse R S = 0.51 kω. Cili është efekti i vlerës më të vogël të R në I dhe V? S Q GSQ P 18V Skema e ushtrimit 1 dhe kω V = 9 V 3. Në skemën e ushtrimit 3 nëse I SS = 8 ma te përcaktohet : a) I b) V dhe V S S c) V dhe V G GS d) V P Skema e ushtrimit 3 188

191 6.5 MOSFET I TIPIT ME VARFERIM ( -MOSFET ) Si e kemi parë ne kapitullin e shkuar karakteristika e transferimit e JFET dhe e -MOSFET është e ngjashme. Ndryshimi kryesor midis skemave me JFET e atyre me MOSFET te tipit me varfërim (depletion type) qëndron në faktin që në karakteristikën e transferimit te -MOSFET, pika e punës mund të gjendet edhe për vlera positive të V.Në këtë rast vlera e I kuptohet që do të jetë më e madhe se GS vlera e I. SS Shembull : Për MOSFET me varferim kanal-n, te lidhur si në figyrën e mëposhtme (fig.6.14), përcaktoni: a) I dhe V Q GSQ b) V S Fig.6.14 (a) (b) a) Skema e -MOSFET me kanal-n me pjestues tensioni b) Përcaktimi i pikes se punës Zgjidhje : a) Për karakteristiken e transferimit, një pikë e grafikut përcaktohet nga I = I /4 = 6mA/4 = 1.5mA dhe V = V / 2= -3/2 = -1.5V. Ekuacioni Shockley SS GS P përcakton një vije te lakuar që ngrihet më shpejt kur V bëhet positive, GS kështu një pike tjetër mund të ndërtohet ne V =+1V. uke zëvendesuar në GS ekuacionin Shockley: I = I SS (1- ) 2 = 6mA (1- ) = 6mA (1+1/3) 2 = 6mA(1.778) = 10.67mA 2 189

192 Për të ndërtuar karakteristikën e transferimit duhen të paktën edhe dy pika të tjera.njëra është pika ku V =0 dhe I =I, ndërsa tjetra mund të jetë GS SS pika I =0 ma dhe V = V. GS P I bashkojmë këto pika dhe kjo është karakteristika e transferimit e fig.6.14 (b). uke ndjekur të njëjtën rrugë si në skemat me JFET, kemi: V = = 1.5V G ndërsa V e gjejmë: GS y është ekuacioni i linjës së ngarkesës. uke zgjedhur I =0mA rezulton qe: V =V I R = 1.5V - I (750Ω) GS G S V GS = V G = 1.5V uke zgjedhur V =0V gjejmë : GS I Q I = V /R = 1.5v/750Ω=2mA G S Vendosim madhësitë e përcaktuara më lart në boshte dhe i bashkojmë me një vijë të drejtëpikëprerja e karakteristikës së transferimit me linjën e ngarkesës përcakton pikën e punës Q, si në fig.6.14 (b). Pika e punës ka këto koordinata: = 3.1mA V = -0.8V GSQ b) V = V - I (R +R ) S S V S = 18V - 3.1mA (1.8 kω Ω) = 10.1V USHTRIME 1. Për skemën e ushtrimit 1 te përcaktohen: a) V G b) I dhe V Q GSQ c) V dhe V S d) V SQ nëse I SS = 6 ma dhe V = -4 V P 2. Për skemën e ushtrimit 1 te përcaktohen I Q dhe V, nëse R = 1.1 Ω. GSQ S Skema e ushtrimit 1,2 190

193 6.6 MOSFET i TIPIT ME PASURIM ( E-MOSFET ) arakteristika e transferimit e MOSFET me pasurim është shumë e ndryshme nga ajo e JFET e - MOSFET dhe kjo çon në një zgjidhje grafike shumë të ndryshme nga ajo e parë deri tani. (on) I = 0 ma (on) Fig 6.15 arakteristika e transferimit e MOSFET me pasurim me kanal n ujtojmë që karakteristika e transferimit e MOSFET me pasurim ndërtohet duke u bazuar në ekuacionin: I = k (V - V ) GS GS(TH) Nëse nuk dimë vlerën e k duhet t i referohemi të dhënave në katalog, si: V GS(TH), I dhev. uke zëvendësuar në ekuacionin e mësipërm madhësitë e (on) GS(on) gjetura në katalog, gjejmë k si tregohet më poshtë: nga ku: I = k (V 2 - V ) (on) GS(on) GS(TH) k = (6.22) 2 2 Pasi gjendet vlera e k, duke i dhënë vlera V GS, gjenden vlerat e I. uptohet që vlerat e V do jenë më të mëdha se vlera e V. GS GS(TH) Mënyra e polarizimit me lidhje të kundërt. Një nga mënyrat më të përdorshme për polarizimin e këtyre transistorëvë, është ajo me lidhje të kundërt. Skema e polarizimit me lidhje të kundërt dhe skema ekuivalente C e saj tregohen në fig

194 Transistori polarizohet (ushqehet) me tensionin relativisht të lartë që vjen nga derdhja (drain-i, dalja) e transistorit. Meqë I = 0 dhe V = 0, pra kemi (G) RG një lidhje të drejtperdrejtë midis portës (gate) dhe derdhjes, d.m.th: V = V G he V = V (6.23) S GS Por V = V S I R nga ku: V = V I R (6.24) GS y është njëkohësisht edhe ekuacioni i një vije të drejtë ose i linjës së ngarkesës. Fig.6.16 (a) Skema e polarizimit me lidhje të kundërt, (b) Skema ekuivalente për rrymat e vazhduara uke marrë I = 0 ma, kemi: uke zëvendësuar V = 0 V, kemi: GS V = V (6.25) GS (6.26) Vendosim madhësitë e përcaktuara më lart në boshte dhe i bashkojmë me një vijë të drejtë, që është linja e ngarkesës. Pikëprerja e karakteristikës së transferimit me linjën e ngarkesës përcakton pikën e punës Q, si në fig.6.17 më poshtë 192

195 Fig.6.17 Përcaktimi i pikës së punës për skemën me lidhje të kundërt Mënyra e polarizimit me pjestues tensioni Një mënyrë tjetër e polarizimit të E-MOSFET është ajo e polarizimit me pjestues tensioni. uke kujtuar që I = 0 ma, mund të arsyetohet si në rastet G e tjera me këtë mënyrë polarizimi. Fig.6.18 Skema me pjestues tensioni Si e kemi parë më sipër: V G = = V (6.27) R2 uke aplikuar ligjin e irkofit për tensionet ne drejtimin e akrepave te ores për qarkun e hyrjes në fig do të rezultojë ne: dhe V V V = 0 G GS RS V GS = V V G RS 193

196 uke zevendesuar V Për qarkun e daljes: = I R = I R, kemi: RS S S S V = V - I R (6.28) GS G S V = I R S V = V S I R V = V I (R + R ) (6.29) S S USHTRIME 1. Për skemën e ushtrimit 1 te përcaktohen: a) V GS(Th) G V b) I dhe V GS (on) V I = 4V = 7V c) V Q dhe V GSQ = 5 ma (on) S d) V SQ Skema e ushtrimit 1 2. Për skemën e ushtrimit 2 te përcaktohen: a) V b) I c) V G Q dhe V dhe V GSQ S V = 3V GS(Th) V = 6V GS (on) I = 5 ma (on) Skema e ushtrimit 2 194

197 6.7 LIHJA E OMBINUAR MIIS TRANSISTOREVE BJT E FET Të gjitha ekuacionet dhe marrëdhëniet midis madhësive elektrike të përcaktuara deri tani janë të njëjta dhe për të bërë analizën e punës së skemave të kombinuara me BJT e FET. Shembull Të përcaktohet V e V për skemën e mëposhtme: Skema e shembullit Zgjidhje Nëse në skemën me pjestues tensioni plotësohet kushti βr > 10R, përcaktimi E 2 i V mund të bëhet me metodën e përafërt (duke përdorur rregullen e B pjestuesit të tensionit në qarkun e hyrjes). Vëmë re që: βr =(180 x 1.6kΩ) = 288kΩ > 10R = 240 kω E 2 Meqë kushti plotësohet, llogaritim V uke ditur që I = 0 dhe I R = 0, kemi: G V B G G B: V B = V G 195