4.TRANSISTORËT BIPOLAR ME KONTAKT

124 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA 4.TRANSSTORËT POLAR M KONTAKT 4.0 HYRJ Në kapitullin e fundit pamë se karakteristikat drejtuese tension-rrymë të diodës, janë shumë të dobishme në qarqet elektronike ndërprerëse dhe te qarqet për përpunimin e formës valore të sinjaleve. Ndërkaq, diodat nuk janë në gjendje të përforcojnë (amplifikojnë) rrymë ose tension. Komponenti elektronik i cili ka aftësi të përforcimit të tensionit ose të rrymës, në bashkëveprim me elementet tjera të qarkut, është transistori, i cili është komponentë me tri terminale. Transistori bipolar, i cili do të shtjellohet në këtë kapitull, është njëri nga dy tipat kryesor të transistorëve me të cilin ka filluar revolucioni elektronik në vitet 1950 dhe 1960. Tipi i dytë i transistorit, transistori me efekt të fushës ose FT-i (nga anglishtja Filed-ffect Transistor), i ka parapri revolucionit të dytë në elektronikë, në vitet 1970 dhe 1980. Këto dy tipe të komponentëve paraqesin bazën e mikroelektronikës moderne. Secila prej këtyre komponentëve ka rëndësinë e vet dhe ka përparësitë e veta për zbatime specifike. Në fillim të kapitullit do të analizohet struktura fizike dhe funksionimi i transistorit bipolar me kontakt. Në mënyrë më detale është punuar analiza statike e qarqeve me këta transistorë, dhe është diskutuar se si ky tip i transistorit mund të shfrytëzohet në zbatime të ndryshme si ndërprerës, në qarqe digjitale dhe si amplifikator linear. dhe pse mund të duket se në këtë kapitull i është dhënë shumë hapësirë qarqeve diskrete, qëllimi parimor i këtij kapitulli është që lexuesin ta bëjë familjar me karakteristikat e transistorit dhe t i aftësojë për analizë dhe dizajnim të shpejtë të kushteve njëkahore të qarqeve me transistor bipolar, sepse kjo është bazë për qarqet e integruara të cilat do të diskutohen më vonë.

4. Transistorët bipolar me kontakt 125 4.1 AZAT TRANSSTORT POLAR M KONTAKT Transistori bipolar me kontakt JT (nga anglishtja ipolar Junction Transistor), ka tri shtresa gjysmëpërçuese me doping të ndryshëm dhe përmban dy kontakte pn. Një kontakt i vetëm pn i ka dy mode të punës- për polarizim të drejtë dhe revers. Transistori bipolar me dy kontakte pn, ka pra katër mode të punës, varësisht nga kushtet e polarizimit të secilit kontakt. Me tri regjione të ndara, transistori bipolar është komponentë me tri terminale, dhe parimi themelor i punës së transistorit është që me tensionin në mes të dy terminaleve të kontrollohet rryma nëpër terminalin e tretë. Për ta shpjeguar punën e transistorit, do të fillohet me përshkrimin e strukturës themelore dhe përshkrimin kualitativ të veprimit të tij, duke i shfrytëzuar konceptet bazike mbi kontaktin pn të cilat janë paraqitur në kapitujt paraprak. Por, këto dy kontakte pn janë mjaftë afër njëra tjetrës, ashtu që ka ndërveprim në mes tyre, prandaj puna e transistorit plotësisht ndryshon nga puna e dy diodave të vendosura në opozitë. Rryma në transistor është pasojë e rrjedhës së vrimave dhe elektroneve të lira, prandaj edhe quhen transistor bipolar, për dallim nga transistori FT i cili është unipolar sepse në te rrymën e formon rrjedha e vetëm njërit lloj të bartësve të elektricitetit. 4.1.1 Struktura e transistorit Në Fig. 4.1 është paraqitur bllok diagram i thjeshtuar i strukturës themelore dhe simbolet e të dy tipave të transistorit bipolar: npn dhe pnp. Transistori bipolar npn përbëhet nga një regjion i hollë p i vendosur në mes të dy regjioneve n. Në anën tjetër, transistori bipolar pnp ka një shtresë të ngushtë të regjionit n në mes të dy shtresave të tipit p. Tri regjionet dhe lidhjet e tyre terminale quhen emiteri (emiter), baza (base) dhe kolektori (collector). Puna e komponentës varet nga dy kontaktet pn të vendosura afër njëra tjetrës, prandaj baza duhet të jetë shumë e ngushtë, në brezin prej disa dhjetëra mikrometra (10-6 m). Kolektori Kolektori aza n p n aza p n p miteri (a) miteri (b) Fig. 4.1 Struktura themelore dhe simboli i transistorit bipolar: (a) tipi npn dhe (b) tipi pnp

126 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Struktura aktuale e transistorit bipolar është dukshëm më e komplikuar se ajo e paraqitur në Fig. 4.1, sepse regjionet e emiterit dhe kolektorit nuk kanë zakonisht gjeometri të njëjtë, elektrikisht janë asimetrike dhe nuk kanë koncentrim të njëjtë të dopingut të jopastërtive. Për shembull, koncentrimi i dopingut të jopastërtive në emiter, bazë dhe kolektor mund të jetë i rendit 10 19, 10 17, dhe 10 15 cm -3. Por, edhe pse bllok diagramet në Fig. 4.1 janë shumë të thjeshtuara, ato janë të dobishme për paraqitjen e karakteristikave themelore të transistorit. Në Fig. 4.2 është paraqitur prerja teknologjike e transistorit bipolar diskret dhe atij të integruar. Transistori diskret Kontakti i emiterit emiteri Kontakti i bazës baza kolektori Kontakti i kolektorit Transistori i integruar Kontakti i emiterit Kontakti i bazës Kontakti i kolektorit emiteri baza kolektori Difuzioni izolues p + Rrjedha izoluese n Substrati p + Shtresa nënkolektor n + Fig. 4.2 Prerja teknologjike e transistorit bipolar diskret dhe atij të integruar 4.1.2 Transistori npn: modi aktiv i punës Pasi që transistori ka dy kontakte pn, në këtë komponentë mund të zbatohen katër kombinime të mundshme të polarizimit, varësisht nga zbatimi polarizimit të drejtë ose revers në secilin kontakt. Për shembull, nëse transistori shfrytëzohet si komponentë amplifikuese, kontakti bazë-emiter (-) është i polarizuar drejtë ndërsa kontakti bazëkolektor (-) ka polarizim revers, dhe konfiguracioni i tillë quhet modi aktiv i punës ose regjioni aktiv. Në Fig. 4.3 është paraqitur transistori npn i idealizuar me polarizim në modin aktiv të punës. Pasi që kontakti - ka polarizim të drejtë, elektronet nga emiteri futen përmes këtij kontakti në brendi të bazës, duke krijuar një rritje të koncentrimit të bartësve minor në bazë. Kontakti tjetër - ka polarizim revers, prandaj koncentrimi i elektroneve në skaj të këtij kontakti është përafërsisht zero.

4. Transistorët bipolar me kontakt i n p n njektimi i elektroneve Kontakti - { Kontakti - i 127 R _ V i + R - + V - + V Fig. 4.3 Transistori npn i idealizuar me polarizim në modin aktiv të punës Koncentrimi i elektroneve në regjionin e bazës është paraqitur në Fig. 4.4. Për shkak të gradientit të lartë të këtij koncentrimi, elektronet e futura nga emiteri difuzohen nëpër bazë në regjionin e ngarkesës hapësinore të kontaktit -, prej nga fusha elektrike i shtyn ato në regjionin e kolektorit. Qëllimi është që një numër sa më i madh i elektroneve të arrijë në kolektor pa u rekombinuar me vrimat, si bartës kryesor në bazë. Fig. 4.3 paraqet rastin ideal në të cilin nuk ndodhë rekombinimi, prandaj koncentrimi i elektroneve është funksion linear i distancës nëpër bazë. Por, në praktikë gjithmonë disa bartës rekombinohen në bazë, prandaj koncentrimi i elektroneve do të devijoj nga lakorja ideale lineare, siç është paraqitur në figurë me vija të ndërprera. Për minimizimin e efektit të rekombinimit, gjerësia e regjionit neutral të bazës duhet të jetë e vogël në krahasim me gjatësinë e difuzionit të bartësve minor. (n) (p) (n) njektimi i elektroneve deale (lineare) Me rekombinim n(x) Gjërsia e bazës neutrale Fig. 4.4 Koncentrimi i elektroneve në regjionin e bazës Rryma e emiterit Pasi që kontakti - ka polarizim të drejtë, pritet që rryma nëpër këtë kontakt të jetë një funksion eksponencial i tensionit -, ashtu siç ishte rryma e diodës funksion eksponencial i tensionit të drejtë të zbatuar në skaje të diodës. Prandaj rryma në terminalin e emiterit mund të shkruhet si e 1 e v / V v / V S S T T (1)

128 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA ku aproksimimi me mospërfilljen e anëtarit (-1) zakonisht vlen pasi që v >> V T në shumicën e rasteve, ku parametri V T është tensioni termik. Në këtë rast është përvetësuar se koeficienti i emisionit është 1, siç është diskutuar te rasti i diodës ideale. Rrjedha e elektroneve është prej emiterit kah baza dhe është e kundërt nga kahja konvencionale e rrymës. Rryma konvencionale e emiterit pra është prej terminalit të emiterit. Konstanta S, përfshinë parametrat elektrik të kontaktit dhe njëherit është në proporcion të drejtë me sipërfaqen aktive të prerjes tërthore të -. Prandaj nëse dy transistorë janë identik, përpos që njëri ka sipërfaqen dy herë më të madhe se tjetri, atëherë rrymat e tyre të emiterëve do të ndryshojnë për faktorin dy për tension të njëjtë të zbatuar në -. Vlerat tipike të S janë prej 10-12 deri në10-15 A, por te disa transistorë special mund të ndryshojnë jashtë këtij brezi të vlerave. Rryma e kolektorit Pasi që koncentrimi i dopingut në emiter është shumë më i lartë se në regjionin e bazës, pjesa kryesore e rrymës së kolektorit është pasojë e injektimit të elektroneve nga emiteri në bazë. Numri i elektroneve të këtilla të injektuara që mbërrijnë në kolektor, paraqet komponentën kryesore të rrymës së kolektorit. Numri i elektroneve që mbërrijnë në kolektor në njësi të kohës është proporcional me numrin e elektroneve të injektuara në bazë, i cili, në anën tjetër është funksion i tensionit -. Pra, përafërsisht mund të thuhet se rryma e kolektorit është proporcionale T me v / e V dhe nuk varet nga tensioni revers i kontaktit -. Prandaj, kjo komponentë i ngjet burimit të rrymës konstante. Rryma e kolektorit është e kontrolluar nga tensioni -, me fjalë të tjera, rryma në njërin terminal (kolektor) është e kontrolluar nga tensioni në dy terminalet tjera. Ky lloj i kontrollit është veprimi themelor i transistorit. Rryma e kolektorit është proporcionale me rrymën e emiterit, prandaj këtë rrymë mund ta shkruajmë si i i e v / VT F F S (2) ku F është një konstantë me vlerë afër 1, por gjithmonë më të vogël se 1. Ky parametër quhet amplifikimi i rrymës për bazë të përbashkët. Arsyeja e një emërtimi të tillë do të bëhet e qartë më vonë. Rryma e bazës Pasi që kontakti - ka polarizim të drejtë, vrimat nga baza rrjedhin përmes kontaktit - në emiter. Pasi që vrimat nuk i kontribuojnë rrymës së kolektorit, ato nuk janë pjesë e veprimit të transistorit. Rrjedha e vrimave formon një pjesë të rrymës së bazës. Kjo komponentë është gjithashtu funksion eksponencial i tensionit -, për shkak të polarizimit të drejtë të këtij kontakti, prandaj mund të shkruhet i e v / V T 1 (3) Disa elektrone rekombinohen me bartësit kryesor, vrimat, në bazë. lektronet të cilat rekombinohen duhet të zëvendësohen përmes terminalit të bazës. Rrjedha e elektroneve të tilla paraqet komponentin e dytë të rrymës së bazës.

4. Transistorët bipolar me kontakt n p elektronet n 129 i vrimat i1 i2 i i Fig. 4.5 Rrjedha e rrymave të elektroneve dhe vrimave në transistorin e tipit npn Kjo rrymë e rekombinimit është në proporcion të drejtë me numrin e elektroneve të injektuara nga emiteri, e nga na tjetër është funksion eksponencial i tensionit -, prandaj mund të shkruhet i e v / V T 2 (4) Në Fig. 4.5 është paraqitur rrjedha e elektroneve dhe vrimave në një transistor bipolar të tipit npn, si dhe rrymat e terminaleve. Koncentrimi i elektroneve në emiterin e tipit n është shumë më i lartë se koncentrimi i vrimave në bazën e tipit p, prandaj edhe numri i elektroneve të injektuara në bazë do të jetë shumë më i madh se numri i vrimave të injektuara në emiter. Kjo do të thotë se komponenti i 1 e rrymës së bazës do të jetë shumë më e vogël se rryma e kolektorit. nëse edhe gjerësia e bazës është e vogël, atëherë numri i elektroneve që rekombinohen në bazë do të jetë i vogël, dhe komponenti i 2 e rrymës së bazës do të jetë gjithashtu shumë më e vogël se rryma e kolektorit. 4.1.3 Amplifikimi i rrymës për emiter të përbashkët Në transistor, shpejtësia e rrjedhës së elektroneve dhe rryma rezultuese e kolektorit janë funksione eksponenciale të tensionit -, siç është edhe rryma e bazës. Kjo do të thotë se rryma e kolektorit dhe rryma e bazës kanë lidhshmëri lineare, prandaj mund të shkruhet ose i i i (5) F F S v e / V T e (6) F Parametri është përforcimi i rrymës për emiter të përbashkët dhe ai paraqet parametrin kyç të transistorit bipolar. Në këtë situatë të idealizuar, konsiderohet të jetë konstante për cilindo transistor të dhënë. Vlera e është zakonisht në brezin prej 50 < > 300, por mund të jetë më i madh ose më i vogël për komponent special.

130 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA R + _ v n p n + - i v R V - i - V + + Fig. 4.6 Qarku me transistor npn Në Fig. 4.6 është paraqitur një transistor bipolar npn në qark. Për shkak se emiteri është lidhja e përbashkët, ky qark quhet konfiguracioni me emiter të përbashkët. Kur transistori është i polarizuar në modin e drejtë aktiv, kontakti - ka polarizim të drejtë, ndërsa kontakti - polarizim revers. Si te dioda, tensioni - duhet të jetë i barabartë me tensionin e pragut të përçueshmërisë së kontaktit. Pasi që V v i R tensioni i burimit duhet të jetë mjaftë i lartë që ta mbajë kontaktin - me polarizim revers. Rryma e bazës vendoset me V dhe R, dhe rryma rezultuese e kolektorit është i (8) i Nëse është V = 0, kontakti - do të ketë tension zero të zbatuar, prandaj i = 0, që implikon se edhe i = 0. Ky kusht quhet kushti i shkyçjes. Nëse transistori bipolar trajtohet si një nyje e vetme, atëherë, sipas ligjit të Kirchhoff-it, do të kemi i i i (9) Nëse transistori është i polarizuar në modin e drejtë aktiv, atëherë i (10) i Me zëvendësimin e ek.(10) në ek.(9), do të fitohet ndërlidhja në mes të rrymës së emiterit dhe bazës si i ( 1 ) (11) i Nëse rrymën e bazës nga ek.(10) e zëvendësojmë në ek.(11), fitohet ndërlidhja në mes të rrymës së kolektorit dhe emiterit si

Nga ek. (2), kemi pas i i 4. Transistorët bipolar me kontakt 1 i, ashtu që i F (12) F F (13) 1 F Parametri F quhet përforcimi i rrymës për bazë të përbashkët dhe gjithmonë është pak më i vogël se 1. Mund të vërejmë se nëse F = 100, atëherë F = 0.99, pra F është vërtetë ka vlerë afër 1. Nga ek.(13) mund të nxjerrët përforcimi i rrymës për emiter të përbashkët në varshmëri të përforcimit të rrymës për bazë të përbashkët F F (14) 1 F 131 4.1.4 Transistori pnp: modi aktiv i punës Komponenti komplementar i transistorit npn është transistori pnp, rrjedha e rrymave të elektroneve dhe vrimave për të cilin është paraqitur në Fig. 4.7. Pasi që kontakti - ka polarizim të drejtë, emiteri i tipit p është pozitiv ndaj bazës së tipit n, vrimat difuzohen përmes bazës dhe zhvendosen kah kolektori. Rryma e kolektorit është rezultat i rrjedhës së këtyre vrimave. p n vrimat p R elektronet R i V V Fig. 4.7 Rrjedha e rrymave të elektroneve dhe vrimave në transistorin e tipit pnp Përsëri, pasi që kontakti - ka polarizim të drejtë, pritet që rryma nëpër këtë kontakt të jetë një funksion eksponencial i tensionit -. Duke i respektuar kahet e rrymës së emiterit dhe tensionin e polarizimit, rryma e emiterit mund të shkruhet T T [ e 1] e (15) v / V v / V S S Rryma e kolektorit është një funksion eksponencial i tensionit -, dhe kahja e saj është prej terminalit të kolektorit, që është e kundërt me atë te komponenti npn. Kjo rrymë mund të shkruhet si

132 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA i v / V T Fi Se (16) Ku F përsëri paraqet përforcimin i rrymës për bazë të përbashkët. Rryma e bazës është shuma e dy komponentëve. Komponenti i parë vjen nga elektronet që rrjedhin nga baza në emiter, si rezultat i polarizimit të drejtë të kontaktit -. Komponenti i dytë vjen nga rrjedha e elektroneve nga burimi në bazë për zëvendësimin e elektroneve të humbura për shkak të rekombimit me vrima në bazë. Kahja e rrymës së bazës është nga terminal i bazës, dhe kjo rrymë është gjithashtu funksion eksponencial i tensionit - i F S v / VT e (17) F Parametri është përforcimi i rrymës për emiter të përbashkët për tipin pnp të transistorit. Transistori si komponentë me tri terminale dalëse mund të lidhet në tri konfiguracione themelore në qark: (1) në konfiguracion me emiter të përbashkët; (2) në konfiguracion me bazë të përbashkët dhe (3) në konfiguracion me kolektor të përbashkët. Për secilën nga këto konfiguracione veç e veç do të bëhet fjalë në kapitujt në vijim. Në Fig. 4.8 janë paraqitur konfiguracionet e transistorit me emiter të përbashkët me transistor npn, Fig. 4.8a, me transistor pnp Fig. 4.8b dhe me transistor pnp por me tension pozitiv të furnizimit, Fig. 4.8c. Fig. 4.8 Konfiguracioni me emiter të përbashkët: (a) me transistor të tipit pnp transistor të tipit npn, (b) me transistor të tipit pnp me polarizim pozitiv Në Fig. 4.9 janë paraqitur karakteristikat tipike dalëse tension-rrymë të transistorit bipolar në konfiguracion me emiter të përbashkët. Te këto lakore, rryma e kolektorët është paraqitur në funksion të tensionit kolektor-emiter, për vlera të ndryshme konstante të rrymës së bazës. Te puna e transistorit mund të dallohen tri mode (regjime) të punës: (1) Modi i bllokimit, kur rryma e bazës është e barabartë me zero dhe transistori nuk përcjellë, pra është i bllokuar; (2) modi aktiv, ku ekziston varëshmëria lineare e rrymës së kolektorit dhe bazës dhe (3) modi i ngopjes, kur transistori shkon në ngopje dhe më nuk ka varshmëri lineare në mes të rrymave të transitorit. Gjatë zbatimit të transistorit bipolar me kontakt në qarqet amplifikuese, transistori gjithmonë duhet të punoj në modin aktiv të punës, sepse në të kundërtën do të fuste deformime jolineare për shkak të karakteristikave

133 4. Transistorët bipolar me kontakt jolineare në modet tjera të punës. Kur transistori punon si ndërprerës, në qarqet logjike, atëherë ai punon në dy modet e skajshme, në atë të bllokimit dhe të ngopjes. Modi aktiv Modi i ngopjes Modi i bllokimit Fig. 4.9 Karakteristikat dalëse tension-rrymë të transistorit në konfiguracion me emiter të përbashkët Këto lakore janë gjeneruar për qarkun me emiter të përbashkët nga Fig. 4.8. në këtë qark, burimi V polarizon drejtë kontaktin - dhe kontrollon rrymën e bazës i. Tensioni - mund të ndryshohet me ndryshimin e burimit V. 4.2 ANALZA D (njëkahore) QARQV M TRANSSTOR Analiza dhe projektimi i polarizimit njëkahor të qarqeve me transistor është pjesë e rëndësishme e projektimit të amplifikatorëve. Për këtë qëllim mund të shfrytëzohet modeli i linearizuar i kontaktit pn. Së pari do të analizohet qarku me emiter të përbashkët dhe do të definohet drejtëza e punës për atë qark. Pastaj do të analizohen konfiguracionet tjera të qarqeve me transistor. Pasi që transistori duhet të punoj modin aktiv të punës, edhe analiza do të përqendrohet në këtë mod të punës së transistorit. 4.2.1 Qarku me emiter të përbashkët Njëri nga konfiguracionet themelore të qarkut me transistor është i ashtuquajturi qarku me emiter të përbashkët i paraqitur në Fig. 4.10 (a) dhe qarku ekuivalent njëkahor në Fig. 4.10 (b). Do të përvetësohet se kontakti - ka polarizim të drejtë, ashtu që rënia e

134 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA tensionit në këtë kontakt është tensioni i kyçjes V (on). Kur transistori është i polarizuar në modin aktiv, rryma e kolektorit paraqitet si burim i varur i rrymës që është funksion i rrymës së bazës. Në këtë rast nuk është përfillur rryma reverse e kontaktit -. Fig. 4.10 (a) Qarku me emiter të përbashkët; (b) skema ekuivalente njëkahore. Rryma e bazës është V V ( on) R Pra është e qartë se V > V (on), që do të thotë se > 0. Kur është V V ( on), transistori është i shkyçur dhe = 0. Për pjesën kolektor-emiter të qarkut, mund të shkruajmë dhe V R V ose V V R Në ekuacionin e fundit gjithashtu kemi përvetësuar se V V ( on), që do të thotë se kontakti - ka polarizim revers dhe transistori është në modin aktiv të punës. 4.2.2 Drejtëza e punës dhe modet e punës Drejtëza e punës mund të ndihmojë për vizuelizimin e karakteristikave të qarkut të transistorit. Për qarkun me emiter të përbashkët në Fig. 4.10(a), mund të përdoret metoda grafike për analizën e konturës - si dhe - të qarkut. Në Fig. 4.11(a) janë paraqitur karakteristikat e linearizuara për kontaktin - dhe drejtëza hyrëse e punës. Kjo drejtëz është fituar nga ekuacioni ligjit të dytë të Kirchoff-it për konturën -

V R V R 4. Transistorët bipolar me kontakt 135 dhe drejtëza e punës edhe rryma e bazës në pikën e qetë të punës mund të ndryshohen me ndryshimin e V ose R. Kjo drejtëz e punës është e njëjtë me drejtëzën e punës te karakteristikat e diodës. Modi aktiv Ngopja Drejtëza e punës Rryma e bazës dhe tensioni - Pika Q Karakteristika e kontaktit - Drejtëza e punës llokimi (prerja) Fig. 4.11 (a) K karakteristikat - dhe drejtëza hyrëse e punës dhe (b) karakteristikat dalëse dhe drejtëza e punës - ose në formën Për konturën -, ekuacioni i ligjit të dytë të Kirchoff it mund të shkruhet si V V R V R V R kuacioni i fundit paraqet ekuacionin e drejtëzës së punës, dhe tregon raportin linear në mes të rrymës së kolektorit dhe tensionit kolektor-emiter. Pasi që jemi duke trajtuar analizën njëkahore (dc) të qarkut të transistorit, ky ekuacion paraqet drejtëzën njëkahore (dc) të punës së transistorit. Në Fig. 4.11(b) janë paraqitur karakteristikat dalëse të transistori në konfiguracion me emiter të përbashkët dhe drejtëza e punës. Dy pikat fundore të drejtëzës së punës V gjenden në rastin e parë kur 0 dhe V V, dhe pastaj kur V 0 dhe. R Pika e qetë e punës, ose pika Q, e transistorit caktohet me rrymën njëkahore (dc) të kolektorit dhe tensioni kolektor-emiter. Pika Q është pikëprerja e drejtëzës së punës dhe lakores ( V ) që i përgjigjet rrymës së bazës në atë pikë.

136 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Nëse tensioni i furnizimit në qarkun e bazës është më i vogël se tensioni i kyçjes, V V ( on), rrymat do të jenë 0 dhe transistori do të jetë në modin e bllokimit (prerjes). Në këtë mod rrymat e transistorit janë zero. Me rritjen e tensionit V, rryma e bazës rritet dhe pika Q lëviz përpjetë në drejtëzën e punës. Me rritjen e mëtutjeshme të rrymës, arrihet pika në të cilën rryma më nuk mund të rritet. Në këtë pikë transistori polarizohet në modin e ngopjes. Kjo do të thotë se transistori shkon në ngopje. Kontakti - bëhet me polarizim të drejtë, dhe raporti në mes të rrymës së kolektorit dhe bazës më nuk është linear. Tensioni - i transistorit në ngopje V (sat), (nga anglishtja saturation ngopja), është më i vogël se tensioni i prerjes -. Tensioni i polarizimit të drejtë të - është gjithmonë më i vogël se tensioni i polarizimit të drejtë të kontaktit -, prandaj tensioni - në ngopje është një vlerë e vogël pozitive. Vlerat tipike të V (sat) janë në brezin prej 0.1 deri 0.3 V. 4.2.3 Polarizimi i transistorit bipolar Qarku në Fig. 4.12(a) është njëri prej qarqeve më të thjeshta të transistorit. Ky qark ka vetëm një burim njëkahor të furnizimit, dhe pika e qetë e punës vendoset përmes rezistencës R. Kapaciteti kuplimit vepron si qark i hapur për sinjale njëkahore dhe kështu e izolon sinjalin e burimit nga rryma njëkahore e bazës. Nëse frekuenca i sinjalit hyrës është mjaftë e madhe, burimi i sinjalit mund të kyçet në bazë përmes të pothuajse pa humbje (kapaciteti vepron si lidhje e shkurtë). Në Fig. 4.12(b) është paraqitur qarku ekuivalent për sinjale njëkahore; vlerat e pikës Q janë të shënuara me një indeks shtesë Q. Fig. 4.12 (a) Qarku me emiter të përbashkët me një rezistencë të vetme të polarizimit në bazë dhe (b) qarku ekuivalent njëkahor. dhe pse polarizimi i qarkut të transistorit është realizuara thjeshtë vetëm me një burim, ky polarizim nuk është i përshtatshëm për qarqe të integruara sepse kërkohen vlera

137 4. Transistorët bipolar me kontakt të larta të rezistencës R (të rendit mega oma), dhe nuk mund të realizohen në qarqe të integruara. Në Fig. 4.13(a) është paraqitur shembulli klasik i polarizimit të transistorit. Në këtë rast rezistenca R është zëvendësuar me një çift të rezistencave R 1 dhe R 2. Sinjali alternativ (ac) edhe më tutje është i kyçur përmes kapacitetit të kuplimit në bazën e transistorit. Fig. 4.13 Qarku me emiter të përbashkët me ndarës të tensionit për polarizim në qarkun e bazës dhe (b) qarku ekuivalent njëkahor me qark ekuivalent të Thevenin-it. Qarku më së lehti mund të analizohet duke formuar qarkun ekuivalent të Thevenin-it për konturën e bazës. Kapaciteti i kuplimit vepron si qark i hapur për sinjal njëkahor. Tensioni ekuivalent i Thevenin-it është V [ R /( R R )] V T 2 1 2 dhe rezistenca ekuivalente e Thevenin-it është RT R R 1 2 ku simboli tregon kombinimin paralel të rezistencave. Në Fig. 4.13(b) është paraqitur qarku ekuivalent njëkahor. Me zbatimin e ligjit të dytë të Kirchoff it nëpër konturën -, fitohet V R V ( on) R T Q T Q Nëse transistori është i polarizuar në modin aktiv, atëherë Q (1 ) Q

138 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA dhe rryma e bazës është Q V V ( on) R T T (1 ) R Rryma e kolektorit është Q Q [ VT V ( on)] R (1 ) R T Qarku i ndarësit të tensionit R 1 dhe R 2 mund ta polarizojë transistorin në modin aktiv me vlera të rendit të ulët kilooma, për dallim nga qarku me një rezistencë të vetme që kërkonte rezistencë të rendit megaoma. Prandaj ky qark i polarizimit pothuajse përdoret më së shpeshti edhe në qarqet e integruara. 4.3 Amplifikatori linear me transistor bipolar Transistori është zemra e amplifikatorit. Transistorët bipolar tradicionalisht shfrytëzohen në qarqet e amplifikatorëve për shkak se kanë përforcim (amplifikim) relativisht të lartë. Trajtimin e fillojmë me qarkun e njëjtë të cilin e diskutuam në paragrafin e kaluar. Fig. 4.14(a) paraqet atë qark, në Fig. 4.14(b) janë paraqitur karakteristikat përcjellëse të tensionit që janë nxjerrë më parë. Pika Q në bllokim Pika Q për regjionin aktiv Pika Q Pika Q në ngopje Fig. 4.14 (a) qarku themelor i amplifikatorit me transistor; (b) karakteristikat përcjellëse Kur qarku shfrytëzohet si amplifikues (përforcues), transistori duhet të jetë i polarizuar me tension njëkahor në pikën e qetë të punës Q, siç është paraqitur në figurë, ashtu që transistori të jetë i polarizuar në regjionin aktiv të punës. Kjo analizë ka qenë në fokus në kapitullin e kaluar. Nëse tensionit hyrës njëkahor V i superponohet një sinjal i

139 4. Transistorët bipolar me kontakt ndryshueshëm në kohë (p.sh. sinusoidal), sinjali në dalje do të ndryshojë përgjatë lakores përcjellëse duke krijuar tension dalës të ndryshueshëm me kohën. Nëse tensioni i ndryshueshëm në dalje është proporcional dhe më i madh se tensioni hyrës, qarku është amplifikator linear. Nga figura shihet se nëse transistori nuk është në regjionin aktiv të punës (i polarizuar ose në bllokim ose në ngopje), tensioni dalës nuk do t i përcjellë ndryshimet e tensionit hyrës. Prandaj më nuk do të jetë amplifikator linear. 4.3.1 Analiza grafike dhe qarku ekuivalent A (alternativ) Në Fig. 4.15(a) është paraqitur qarku i njëjtë i amplifikatorit por tani i është shtuar burimi njëkahor në seri me burimin e sinjalit sinusoidal. (Ky qark nuk është praktik dhe nuk mund të ndërtohet në laborator sepse rryma njëkahore rrjedhë nëpër burimin e sinjalit sinusoidal, por, megjithatë është shumë i përshtatshëm për ilustrimin e veprimit themelor të qarkut dhe mekanizmin e amplifikimit). Fig. 4.15 (a) Qarku me emitter të përbashkët me burim të sinjalit të ndryshueshëm kohor në seri me burim njëkahor, (b) karakteristikat e transistorit, drejtëza njëkahore dhe ndryshimet sinusoidale të rrymës së bazës, rrymës së kolektorit dhe tensionit kolektoremiter Në Fig. 4.15(b) janë paraqitur karakteristikat e transistorit, drejtëza njëkahore e punës dhe pika Q. urimi i sinjalit sinusoidal, v s, do të krijojë rrymë të bazës të ndryshueshme në kohë (ac) e cila i superponohet rrymës njëkahore të bazës në pikën Q, siç është paraqitur në figurë. Rryma e bazës do të induktojë një rrymë të kolektorit të ndryshueshme e cila gjithashtu i superponohet rrymës njëkahore të kolektorit në këtë pikë. Rryma ac e kolektorit atëherë krijon tension të ndryshueshëm në kohë në rezistencën R, i cili indukton tension kolektor-emiter gjithashtu ac. Tensioni kolektor-emiter ac, ose

140 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA tensioni dalës, në përgjithësi, do të jetë më i madh se tensioni hyrës sinusoidal, prandaj qarku ka realizuar amplifikim të sinjalit, pra qarku është amplifikator. Pasi që amplifikatori është linear dhe mund të zbatohet metoda e superponimit, analiza njëkahore (dc) dhe ajo alternative (ac) e qarkut mund të bëhet ndaras. Për të fituar amplifikator linear, rrymat dhe tensionet ac duhet të jenë mjaftë të vogla që ta mbajnë varshmërinë lineare në mes të sinjaleve ac. Për plotësimin e këtij kushti, sinjalet e ndryshueshme në kohë përvetësohet se janë sinjale të vogla, që do të thotë se amplitudat e sinjaleve ac janë mjaftë të vogla që t i mbajnë relacionet lineare. Sinjali alternativ në hyrje të qarkut gjeneron komponentën alternative të rrymës së bazës dhe tensionit bazë-emiter. Në Fig. 4.16 është paraqitur varëshmëria eksponenciale e rrymës së bazës nga tensioni bazë-emiter. Nëse amplitudat e sinjalit alternativ, që superponohet në pikën e qetë të punës, janë mjaftë të vogla, atëherë mund të nxjerrën relacione lineare në mes të këtyre dy madhësive, të cilat i përgjigjen pjerrtësisë së tangjentes së lakores në atë pikë. Pjerrtësia Koha Koha Fig. 4.16 Rryma e bazës në varshmëri nga tensioni bazë-emiter me sinjalin sinusoidal të superponuar Relacioni në mes të rrymës së bazës dhe tensionit bazë-emiter mund të shkruhet si i S 1 F e v V T

141 4. Transistorët bipolar me kontakt Nëse tensioni bazë-emiter i përmban të dy komponentët (dc dhe ac) ai mund të shkruhet si v VQ vbe, prandaj VQ vbe VQ vbe V T V T V T S S i e e e 1 1 F F S ku V Q është tensioni i kyçjes V (on). Anëtari 1 F pikën e qetë të punës, prandaj mund të shkruhet e VQ V T paraqet rrymën e bazës në i e Q vbe V T Rryma e bazës e shprehur në këtë formë, nuk mund të shkruhet si një rrymë ac e superponuar në vlerën dc të pikës së punës. Por nëse vbe VT, atëherë anëtari eksponencial mund të zbërthehet në seri të Taylor-it, dhe të merret vetëm anëtari linear. Ky përafrim paraqet atë se çka nënkuptohet me sinjal të vogël. Pastaj do të fitohet v be Q i (1 ) v i V V Q Q be Q b T T ku i b është rryma sinusoidale e bazës e dhënë me i b V Q T v be Rryma sinusoidale (ac) e bazës linearisht varet nga tensioni bazë-emiter. Nisur nga koncepti i sinjalit të vogël, të gjitha sinjalet sinusoidale të paraqitura në Fig. 4.15(b) do të kenë varshmëri lineare dhe janë të superponuara në vlerat njëkahore (dc). Prandaj mund të shkruajmë dhe i Q ib i Q ic v VQ vce v VQ vbe Nëse burimi i sinjalit, v S, është zero, atëherë nga konturat bazë-emiter dhe kolektor emiter mund të shkruajmë V QR VQ

142 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA dhe V QR VQ Kur të merren parasysh edhe sinjalet sinusoidale këto ekuacione bëhen V vs ir v ose V v ( i ) R ( V v ) S Q b Q be Me rregullimin e anëtarëve do të kemi V QR VQ ibr vbe vs prandaj mund të shkruhet vs ibr vbe që paraqet ekuacionin e konturës së bazës për të gjithë anëtarët dc të barabartë me zero. kuacioni i konturës kolektor emiter është V R v ( i ) R ( V v ), ose Q c Q ce V QR VQ icr vce Për sinjale ac, kur të gjithë anëtarët dc barazohen me zero, do të fitojmë i R v 0 c ce Këto ekuacione mund të fitohen drejtpërdrejtë me barazimin e të gjitha komponentëve dc me zero, ashtu që burimet e tensionit dc bëhen lidhje të shkurta, ndërsa ato të rrymës qarqe të hapura. Këto rezultate janë konsekuencë e zbatimit të metodës së superponimit në qarkun linear. Në Fig. 4.17 është paraqitur qarku ekuivalent ac i transistorit bipolar ku të gjitha rrymat dhe tensionet janë sinjale alternative. Fig. 4.17 Qarku ekuivalent ac i amplifikatorit në konfiguracion me emiter të përbashkët me transistor npn

4. Transistorët bipolar me kontakt 143 Shembulli 4.1 Në qarkun me një transitor bipolar të treguar në Fig. 4.18 Gjeni pikën e punës për tri raste: a) R = 2,2 MΩ, b) R = 220 kω, c) R = 22 kω. Janë të njohura edhe elementet tjera të qarkut: U = 24 V, U = 15 V, R = 1,5 kω, β = 120. Zgjidhje Fig. 4.18 Nga Ligji i Dytë i Kirkofit për qarkun e azës shkruajmë: U U U 0 U R R U Ndërsa, për qarkun e Kolektorit mund të shkruajmë: U U R U R U Nga relacionet për JT si amplifikator: dhe U 0, 7 V a) Kur R 1 2, 2 M U U 15 0,7 6 R 2,2 10 1 1 120 6,5 780 A 1 1 6,5 A 3 U 1 U R 1 24 1500 0,78 10 24 1,17 22, 83 V

144 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA b) Kur R 220 k U 2 U R 15 0,7 2 3 2 220 10 65 A 2 2 120 0,065 7, 8 ma 3 U 2 U R 2 24 1500 7,8 10 24 11,7 12, 3 V c) Kur R 22 k U 3 U R 15 0,7 3 3 3 22 10 650 A 3 3 120 0,65 78 ma 3 U 3 U R 3 24 1500 78 10 24 117 93 V Zgjidhja e fundit nuk është e vërtetë, pasi nuk është e mundur që tensioni U të jetë negativ dhe nuk është e mundur që në transistor të rrjedh rrymë më e madhe se U /R = 16 ma. Konstatimi: Transistori punon në zonën e ngopjes, ku vlen < β. Tensioni U 3 vlerësohet si tension i ngopjes U sat, i cili tension lëviz prej 0 dhe deri 1 V. Kësaj radhe do zgjedhim U sat = 0,3 V. U Shembulli 4.2 U U 3 24 0,3 3 U sat 0, V dhe 3 15, 8 ma. R 1500 3 Për përforcuesin në Fig. 4.19 gjeni: a) pikën statike të punës si dhe shkruani ekuacionin e drejtëzës statike b) kuacionin e drejtëzës dinamike. Janë të njohura: U = 24 V, R b = 220 kω, R c = 820 Ω, R sh = 500 Ω si dhe β = 130. Fig. 4.19

4. Transistorët bipolar me kontakt 145 Zgjidhje a) Llogaritja e pikës statike të punës: Në kushte D (njëkahore) frekuenca është zero, prandaj kondensatorët paraqesin qark të hapur sepse reaktansa e tyre është pakufi. Skema ekuivalente do të jetë si më poshtë: Ligji i Dytë i Kirkofit për qarkun e bazës: V Ku V U Q 0, 7 V cc R U Q U U R Q 24 0,7 22010 3 105,9 A Për Qarkun e kolektorit vlen Q Q 13, 77 ma V R U, R Në pikën e punës vlen V R Q U Q 3 UQ V R Q 24 82013,7710 24 11,29 12, 71V kuacioni i drejtëzës statike të punës... f U U R U, prej nga 1 R U U R 1,220 U 29, 27 1 820 ma U 24 820 kuacioni i drejtëzës dinamike të punës... i f u

146 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA i i i c 1 R R 1 R R sh u sh u ce U Q R R sh 1 R R Q sh 1 310,6 u u U 12,71 13,7710 310,6 3 i 3,220 u 54, 69 ma Shembulli 4.3 Në qarkun në Fig. 4.20 është përdorur transistori npn prej Si me =100 dhe s = 20 na. a) Gjeni rrymat në terminalet e transistorit. b) Përsëritni pjesën (a) nëse në qark shtohet një rezistencë emiteriale 2 kω. Zgjidhje Fig. 4.20 a) Pasi kontakti - është polarizuar drejtë, kalimi i emiterit drejtë dhe kalimi i kolektorit kundër pranojnë se transistori është në zonën aktive (në këtë zonë ai është i aftë të prodhojë përforcim ). Propozojmë kahet e rrymave si më poshtë Ligji i Dytë i Kirkofit për konturën 1 është: 5 200 V 0

4. Transistorët bipolar me kontakt 147 JT është i Si, prandaj V = 0.7 V 5 V 4.3V 0.0215mA 200 200k Pasi ( 1) dhe S 1000.0215 ma 2.15 ma JT mund të konsiderohet nyje dhe nga Ligji i Parë i Kirkofit: 0 2.1715 ma b) Kur vendosim rezistencën emiteriale R = 2 k qarku merr formën e mëposhtme Njësoj sikur më parë nga Ligji i Dytë i Kirkofit: V R V R 5 200 0.7 2 ( 1) 0 0 4.3 0.01069 ma 402 1000.01069 1.069 ma Mundemi shumë lehtë të verifikojmë se qarku funksionon në zonën aktive. V = - nëse V > 0 Kolektori është në potencial më të lartë se aza.

148 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Shembulli 4.4 Në qarkun e treguar në Fig. 4.21 është përdorur transistori prej Silici me faktor të amplifikimit të rrymës β = 50. lementet tjera të qarkut janë: V cc = 20 V, R 1 = 9 kω, Re = 200 Ω si dhe U = 0.7 V. Njehsoni vlerën e rezistencës R b ashtu që në pikën e punës U = 5V Zgjidhje: Fig. 4.21 Për konturën kolektore shkruajmë ligjin e dytë të Kirkofit Vcc R 1 ( + )- U - R = 0 Pasi =( + )= ( + β )=( β+1) vlen U R (β+1) U R ( β+1) = 0 U U =(R + R )( β+1) Prej nga gjendet se rryma e azës, U U =0.032 ma ( R R )(1 ) c e Vlerën e rezistencës R b e gjejmë nëse aplikojmë ligjin e dytë të Kirkofit për konturën e jashtme -U -R e ( + )+U cc -R ( + ) -R =0, meqë = β, atëherë llogaritet R U U ( R R )( ) R 134 k Vërejtje! Sigurisht që ka edhe rrugë tjera të përcaktimit të rezistencës R

4. Transistorët bipolar me kontakt 149 Shembulli 4.5 Për qarkun e treguar në Fig. 4.22 njehsoni rrymat, dhe si dhe tensionin U nëse U =0 V. Janë të njohura: U = 25 V, R =1 k, R 1 = R 2 = 300 k, = h Fe =100. Zgjidhje Fig. 4.22 vizatojmë skemën ekuivalente duke pasur kujdes që skaji i epërm i R është i lidhur me polin (-) të burimit Vcc, kurse poli (+) i tij në tokëzim. njëjta vlen edhe për rezistonin R 2 dhe ekuivalentojmë lidhjen paralel në bazë. Në bazë të teoremës së Millmanit kemi: U ccr R 1 12. V R R dhe R 1 2 R k R R 150 5 1 2 1 2 Shkruajmë Ligjin e Dytë të Kirkofit për konturat 1 dhe 2 Kontura 1 -R - V + R + V =0 Kontura 2) - V R + V + R +U =0 Nga ekuacion 1 kemi: R + U + R ( + )=0 nga se = Prej nga, = 0.05 ma, = 100 = 5 ma, 5 ma ose e saktë = 5.05 ma Tensionin U e gjejmë po ashtu nëse aplikojmë Ligjin e Dytë të Kirkofit për konturën e jashtme: U + R - U +R =0 U = 1.5 0.5 25 + 1.5 = 15V< 0

150 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Shembulli 4.6 Për qarkun në Fig. 4.23 Gjeni,, dhe V. Në cilin mod të punës punon transistori. Dihet β = 100. Zgjidhje: Fig. 4.23 Qarku i më sipërm mund të ekuivalentohet Supozojmë qe JT punon në Modin aktiv. Ligji i Dytë i Kirkofit për konturën e jashtme është: U 101 1 10.8 0 si dhe 101 Duke zëvendësuar ekuacionin e dytë në të parin, fitojmë: 10.8 U 10.8 0.7 10.1 0. 05nA 202 202 202 1000.05 5nA ( 1) 1010.05 5.05nA U U 1k 10.8 0 10.8 5.05 5.75V Pasi që U > 0.3 V transistori punon në modin AKTV

4. Transistorët bipolar me kontakt 151 Shembulli 4.7 Për qarkun me transistor pnp në Fig. 4. 24 gjeni vlerën e. Fig. 4.24 Zgjidhje Më poshtë janë treguar kahet e rrymave nëpër secilën degë. Tensioni ndërmjet azës dhe Kolektorit është: U 4.3 2.3 20 Rryma në rezitorin 230 Ω është, 4.3 2.3 0. 1mA 20 2.3 1 10mA 0.23 0.23 Nga Ligji i Parë i Kirkofit për nyjën në Kolektor mund të shkruajmë: 1 0 Nga relacioni i njohur për β: 1 9. 9mA 9.9 0.1 99

152 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Shembulli 4.8 Për qarkun në Fig.4.25 (boot-strapped follower), gjeni rrymën D të emiterit. Është e njohur β = 100 Zgjidhje Fig. 4.25 Në regjimin D, kondensatorët paraqesin qark të hapur pasi reaktansa e tyre është pakufi, prandaj qarku ekuivalent D është kështu: Pas ekivalentimit të serishëm me Teoremë të Millmanit fitojmë: Ku janë:

V ek 4. Transistorët bipolar me kontakt 9 20 20 20 4.5[ V ], R ek 10[ k] 20 20 20 20 153 Nga Ligji i Kirkofit për tensione për konturën e azës si dhe Ligji i Parë i Kirkofit (për nyjën transistorike) kemi: 4.5 20k 4.5 V e 3.8 0.017 ma 2k 101 20k 222k ( 1) V 2k 101 0, 101 0.017 1.728 ma ( 1) Shembulli 4.9 Në qarkun në Fig. 4.26 transistori punon si ndërprerës. Gjeni: a) Tensioni V out kur V N = 0 b) Vlerën minimale të rrymës së bazës për të cilën sigurohet ngopja e transistorit, nëse është β = 125 dhe V (sat) = 0.2 V c) Vlerën maksimale R për të cilën sigurohet kushti i ngopjes nëse është V N = 5 V Janë të njohura : V = 10 V, R = 1 kω, V = 0.7 V. Fig. 4.26

154 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Zgjidhje Kahet e rrymave në elektroda të transistorit janë paraqitur në figurën e mëposhtme. Nga qarku po vërehet se tensioni në dalje të qarkut është: V OUT = V = V - R a) Kur V N = 0, bashkimi i bazës është i bllokuar, ashtu që = 0, e pastaj edhe 0. Nga kjo konstatojmë që: V OUT = V = 10 V. b) Kushti i tensionit që transistori të jetë në ngopje është V = V (sat). Për qarkun e kolektorit vlen: V =V (sat)+r Prej nga, në regjimin e ngopjes rryma e kolektorit ka vlerën: V V ( sat) 10 0.2 9.8mA R 1k Kushti i rrymës për ngopje është: < β, respektivisht > /β. Prej këtu, vlera mininimale e rrymës së bazës për të cilën sigurohet ngopja e transistorit është: c) Qarku i bazës e plotëson relacionin: 9.8mA (min) 78.4 A 125 VN V 5V 0.7V R (max) 54.8k (min) 78.4 A

4. Transistorët bipolar me kontakt 155 Shembulli 4.10 Në Fig. 4. 27 janë paraqitur karakteristikat dalëse të përforcuesit me JT me emiter të përbashkët për vlera të ndryshme të rrymës së bazës. Gjeni pikën e punës dhe regjimin e punës së transistorit bipolar për vlerat e dhëna të rrymës së bazës nëse vlera e rezistorit i cili lidhet në qarkun e kolektorit është: a) R 1 = 2 kω b) R 2 = 5 kω Është e njohur V = 3 V Zgjidhje Fig. 4.27 a) Kur R 1 = 2 kω, Ligji i Dytë i Kirkofit për konturën kolektore është: V V R 1 Për të paraqitur ketë drejtëz mjaftojnë dy pika. Për 1 = 0, V = V = 3 V Pra, pika A = (3 V, 0 A) Për V = 0, = V /R 1 = 1.5 ma Pra, pika = (0 V, 1.5 ma) Me bashkimin e pikave A dhe fitohet drejtëza e punës (figura e mëposhtme)

156 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA Shembulli 4.11 Kur R 2 = 5 kω, Ligji i Dytë i Kirkofit për konturën kolektore është: V V R 1 Për të paraqitur ketë drejtëz mjaftojnë dy pika. Për 2 = 0, V = V = 3 V Pra, pika e mëparshme A = (3 V, 0 A) Për V = 0, = V /R 2 = 0.6 ma Pra, pika = (0 V, 0.6 ma) Me bashkimin e pikave A dhe fitohet drejtëza e punës (figura e mësipërme). a) Nëse shikohet drejtëza A e punës vërejmë që: Për = 2.5 µa, = 7.5 µa dhe = 12.5 µa transistori është në modin aktiv të punës, ndërsa për = 17.5 µa transistori është në ngopje. b) Nëse shikohet drejtëza A e punës vërejmë që: Për = 2.5 µa transistori punon në modin aktiv të punës, ndërsa për = 7.5 µa, = 12.5 µa dhe = 17.5 µa punon në ngopje Në qarkun me pnp transistor të Silicit në Fig. 4.28 janë të njohura: R b = 500 kω, R c = 2 kω, Re = 0, V cc = 15 V dhe β = 70. Gjeni rrymën e kolektorit në pikën e punës dhe tensionin kolektor-emiter. Fig. 4.28

4. Transistorët bipolar me kontakt 157 Zgjidhje Skema ekuivalente _ U + Aplikojmë Ligjin e Dytë të Kirkofit për konturën e bazës duke pas parasysh polaritetin e tensionit të kyçjes bazë emiter dhe rezistencën emiteriale të barabartë me zero. Kështu që: U R V 0 V U R b cc cc b Vcc U 15 0.7 28.6 A 3 R 50010 b Së fundi llogaritet rryma e kolektorit dhe tensioni kolektor emiter në pikën e punës: 7028.6 2mA U V R 11V cc c

158 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA PASQYRË PYTJSH 4.1 Tregoni pse regjioni i bazës në JT është i ngushtë dhe me doping më të vogël? 4.2 ilët janë bartësit shumicë në regjionin e bazës në një transistor npn? 4.3 Sa është tensioni bazë emiter të një transistor në gjendje të kyçur? 4.4. ili është kushti i shkyçjes së transistorit bipolar? 4.5 Në regjionin aktiv, si duhet të jetë i polarizuar bashkimi kolektor bazë e si bashkimi bazë emiter? 4.6 Në cilin regjion të dy bashkimet (kolektor- bazë dhe bazë emiter) polarizohen drejtë? 4.7 Sa është vlera e α kur β = 100? 4.8 A ndikon temperatura në koeficientin e përforcimit të rrymës për emiter të përbashkët (β) të transistorit bipolar? 4.9 Çka është amplifikimi? 4.10 Kur transistori përdorët si ndërprerës operon në dy gjendje. ilat janë ato? 4.11 Kur rryma e kolektorit është maksimale? 4.12 Kur rryma e kolektorit është përafërsisht zero? 4.13 Në cilat kondita V është barazi me V? 4.14 Kur V është minimale? 4.15 Pse rryma e bazës në një transitor është me e vogël se sa rryma e kolektorit? 4.16 Pse rryma e kolektorit në një transistor është më e vogël se rryma e emiterit? 4.17 Çka është drejtëza e ngarkesës (punës) së JT? 4.18 Në cilat pika të drejtëzës së ngarkesës do të ngjajë ngopja, amplifikimi dhe ndërprerja? 4.19 Për operimin normal të transistorit pnp në modin aktiv, baza duhet të jetë (+ ose - në lidhje me emiterin, dhe (+ ose -) në lidhje me kolektorin. Të arsyetohet. 4.20 ilat janë dy përparësitë e polarizimit të transistorit me JT me ndarës të tensionit?

4. Transistorët bipolar me kontakt 159 4.21 Transistori JT amplifikon rrymën, sepse rryma e kolektorit është barazi me rrymën e bazës shumëzuar me koeficientin e përforcimit të rrymës β. Amplifikatori me JT prodhon edhe përforcim të tensionit, por sinjali i përforcuar është i invertuar në krahasim me sinjalin hyrës. Të arsyetohet. PROLM 4.1 Për qarkun me JT gjeni potencialet e shënuara në skemë dhe rrymat e degëve në transitor. 4.2 Në Fig. 2 janë paraqitur karakteristikat dalëse të transistorit bipolar me emiter të përbashkët, për rastin e rrymave të ndryshme të bazës. Po ashtu është paraqitur edhe pika M 1 kur rryma e bazës është 10 µa, kur në qarkun e kolektorit është i kyçur burimi i tensionit V 1. Nëse në vend të burimit V 1 vendoset burimi V 2 për rrymë të bazës 10 µa fitohet pika M 2 e punës. Llogaritni vlerat e burimeve të tensionit V 1 dhe V 2. Është e njohur R = 1.5 kω.

160 Myzafere Limani, Qamil Kabashi LKTRONKA 4.3 Gjeni pikën e punës (V, ) për qarkun me transistor JT të treguar në figurë. Janë të njohura: V = 12 V, R c = 560 Ω, R b = 330 kω, V = 0.7 V, β = 100. Zgjidhje: Pika e punës është: M(V = 10.1 V, = 3.42 ma) 4.4 Gjeni pikën e punës V, ) për qarkun me transistor JT të treguar në figurë. Janë të njohura: V = 10 V, R c = 10 kω, R b = 180 kω, V = 0.7 V, β = 100. Zgjidhje: Pika e punës është: M(V = 2.1 V, = 782 µa) 4.5. Nëse β në qarkun e mëposhtëm ndërron prej 100 në 150 me rastin e rritjes së temperaturës, si ndryshon rryma e e kolektorit me ketë rast?

4. Transistorët bipolar me kontakt 161 4.6 Përcaktoni dhe V në transistorin pnp në figurë. 4.7 Në qarkun në figurë është përdorë transistori i silicit me β = 99, ndërsa rryma e bazës në pikën e punës është 30 μa. Gjeni vlerën e rezistencës së panjohur R 2 nëse transistori operon në modin e amplifikimit. Zgjidhja: R 2 = 3.36 kω