ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής Επα φής Ι VLS Technology and omputer Archtecture Lab ιπολικό ΤρανζίστορΓ. Επαφής Τσιατούχας 1 ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Διάρθρωση 1. Διπολικό τρανζίστορ επαφής 2. Ρεύματα στο διπολικό τρανζίστορ 3. Ισοδύναμα κυκλώματα 4. Χαρακτηριστικές καμπύλες 5. Λειτουργία: αποκοπή, κόρος, ενεργός περ Λειτουργία: αποκοπή, κόρος, ενεργός περ.. 6. Μοντέλα ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 2 1
Οι Σκαπανείς Wllam Schockley Gordon Teal ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 3 Διπολικό Τρανζίστορ Επαφής () Επαφή Εκπομπού Βάσης (J) Επαφή Συλλέκτη Βάσης (J) Εκπομπός mtter Ορθό ρεύμα έγχυσης ηλεκτρονίων p Ορθό ρεύμα έγχυσης οπών Ανάστροφο ρεύμα κόρου n Βάση ase p Συλλέκτης ollector V V polar Juncton Transstor JT ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 4 2
Διπολικό Τρανζίστορ Επαφής (Ι) Επαφή Εκπομπού Βάσης (J) Επαφή Συλλέκτη Βάσης (J) Εκπομπός mtter Ορθό ρεύμα έγχυσης οπών n Ορθό ρεύμα έγχυσης e p Βάση ase Ανάστροφο ρεύμα κόρου n Συλλέκτης ollector V V ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 5 Τύποι Διπολικών Τρανζίστορ p n p n p n Σύμβολο pnp τρανζίστορ Σύμβολο τρανζίστορ ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 6 3
Λειτουργία Διπολικών Τρανζίστορ V V Πολώσεις και Ρεύματα Ενεργού Περιοχής Περιοχές Λειτουργίας Περιοχή J J Αποκοπή: Ανάστροφη Ανάστροφη Ενεργός: Ορθή Ανάστροφη V Κόρος: Ορθή Ορθή V Ενεργός περιοχή: Το τρανζίστορ ως ενισχυτής Κόρος Αποκοπή: Ψηφιακά κυκλώματα ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 7 Ρεύματα στο Διπολικό Τρανζίστορ () Ενεργός Περιοχή p γ (1γ) α (γα) 0 V V Ι Ε γ (1 γ) α α ρεύμα οπών ρεύμα ηλεκτρονίων n 0 p 0 1 KL: 0 Ι (1α) 0 ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 8 4
Ρεύματα στο Διπολικό Τρανζίστορ () Ενεργός Περιοχή α 0 0 α (1) Όπου (α) η απολαβή ρεύματος κοινής βάσης (1 α) α 0 0 (1 α) 1 α α Όπου (β) η απολαβή ρεύματος κοινού εκπομπού β (2)! α β β α 1 α β 1 ή (3) ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 9 Ρεύματα στο Διπολικό Τρανζίστορ (Ι) Ενεργός Περιοχή h γ S h (e υ υ 0 VT VT 1) S e S S e (4) υ V T (1) α υ S VT e (5) (2) S VT e (6) β υ Το Ι ΕS είναι ανάλογο του εμβαδού της επαφής J, αντιστρόφως ανάλογο του πλάτους της βάσης και διπλασιάζεται για κάθε βαθμό ο της θερμοκρασίας. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 10 5
Επίδραση α β β 1 α α Επειδή η παράμετρος α δεν είναι σταθερή ως προς την τάση στο συλλέκτη, αλλά αυξάνει καθώς αυξάνει η απόλυτη τιμή αυτής της τάσης όταν το τρανζίστορ είναι στην ενεργό περιοχή, συνεπάγεται, σύμφωνα με την ανωτέρω σχέση, ότι το β θα αυξάνει και αυτό αλλά με πολύ πιο έντονο ρυθμό από το α. Αν για μεταβολή του V από 1V σε 10V το α αυξάνει κατά 0.1%, από 0.995 σε 0.996, τότε το β αυξάνει από 200 σε 250 δηλ. υπάρχει μεταβολή κατά 25%. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 11 Ισοδύναμα Κυκλωματικά Μοντέλα (Ι) Μοντέλο Κοινής Βάσης Μεγάλου Σήματος για Λειτουργία στην Ενεργό Περιοχή e V S υ α T D α D υ ( S /α) Πηγή Ρεύµατος Ελεγχόµενη από Τάση υ ( S /α) Πηγή Ρεύματος Ελεγχόμενη από Ρεύμα ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 12 6
Ισοδύναμα Κυκλωματικά Μοντέλα (ΙΙ) Μοντέλο Κοινού Εκπομπού Μεγάλου Σήματος για Λειτουργία στην Ενεργό Περιοχή υ D ( S /β) e S υ V T υ D ( S /β) β Αναπαράσταση με χρήση Δίθυρων Δικτυωμάτων Πηγή Ρεύματος Ελεγχόμενη από Τάση Πηγή Ρεύματος Ελεγχόμενη από Ρεύμα ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 13 Ισοδύναμα Κυκλωματικά Μοντέλα (ΙΙ) Ι) Μοντέλο Κοινής Βάσης pnp για Ενεργό Περιοχή Μοντέλα Μεγάλου Σήματος Μοντέλο Κοινού Εκπομπού pnp για Ενεργό Περιοχή D ( S /α) pnp D β α ( S /β) Πηγές Ρεύματος Ελεγχόμενες από ρεύμα ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 14 7
Transfer esstor! p r D n p V V L Έστω μεταβολή της V κατά ΔV, τότε: V L V L α L α L A V V L α L r Ι D Ε α r L D Όπου r D η αντίσταση ορθής πόλωσης της διόδου ΕΒ στο σημείο λειτουργίας. Επειδή r D << L συνεπάγεται ότι Α>>1 TANsfer ressto ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 15 Κατασκευή Διπολικού Τρανζίστορ Μεταλλικές Διασυνδέσεις Επαφές Μονωτής p n p ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 16 8
Χαρακτηριστικές Τρανζίστορ (Ι) Β υ V T S e Ενεργός Περιοχή Τ 1 > Τ 2 > Τ 3 Τ 1 Τ 2 Τ 3 β S e υ VT Ι υ ΒΕ υ Χαρακτηριστική Εισόδου και υ Χαρακτηριστική υ ΒΕ Θερμοκρασιακή επίδραση στη υ χαρακτηριστική. Για σταθερό, η υ μεταβάλλεται κατά 2mV/ o ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 17 Χαρακτηριστικές Τρανζίστορ (ΙΙ) V Ενεργός Περιοχή: ΕΒJ ορθά J ανάστροφα >0 β V Περιοχή Κόρου Περιοχή Κόρου: ΕΒJ ορθά J ορθά υ Ε κοντά στο 0 τότε σχεδόν ανεξάρτητο του Β Περιοχή Αποκοπής: ΕΒJ ανάστροφα J ανάστροφα 0 και Ε 0 τότε 0 Ενεργός Περιοχή Β5 ήυ Β5 Β4 ήυ Β4 Β3 ήυ Β3 Β2 ήυ Β2 Β1 ή υ Β1 υ Περιοχή Ε Αποκοπής υ Χαρακτηριστική Εξόδου τρανζίστορ ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 18 9
Φαινόμενο arly Τάση arly Περιοχή V Κόρου V Κοινός Εκπομπός Τάση arly V A Φαινόμενο arly υ σταθ. και υ απογύμνωσης J πλάτους βάσης Ι S και Ενεργός Περιοχή Ι sat S e υ V T υ (1 V o υ σταθ. r υ υ Β Περιοχή Αποκοπής A ) V A sat υ Ε (7) (8) ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 19 Λειτουργία στην Αποκοπή V υ υ Για να λειτουργεί το τρανζίστορ στην αποκοπή θα πρέπει η τάση εισόδου υ να είναι μικρότερη του 0.5V. Σε αυτή την περίπτωση από την επαφή J περνάει ένα αμελητέο ρεύμα που μπορεί να θεωρηθεί μηδενικό. Καθώς όλες οι επαφές είναι ανάστροφα πολωμένες (V >>) θα ισχύει: 0, 0, 0, υ V (9) ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 20 10
Λειτουργία στην Ενεργό Περιοχή (Ι) V υ Για να άγει το τρανζίστορ θα πρέπει να αυξήσουμε το υ πάνω από τα 0.7V (με τη θεώρηση ότι V 0.7V τάση αποκοπής). Συνεπώς για υ >0.7Vθα ισχύει: υ V υ V υ 0.7 (10) Όμως, επειδή δεν έχουμε κάνει κάποια άλλη υπόθεση, δεν γνωρίζουμε εάν είμαστε στην ενεργό περιοχή ή στον κόρο. Γιααυτότολόγουποθέτουμε αρχικά ότι είμαστε στην ενεργό περιοχή και συνεχίζουμε τους υπολογισμούς μας. Αν η επιλογή αποδειχθεί σωστή έχει καλώς, αλλιώς θα γνωρίζουμε ότι ήμαστε στον κόρο. Στην ενεργό περιοχή ισχύει: β ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 21 Λειτουργία στην Ενεργό Περιοχή (ΙΙ) V Με χρήση του KVL υπολογίζουμε τη υ : υ υ υ V (11) και ελέγχουμε αν το υ 0 ήόχι. Πιο απλά ελέγχουμε αν το υ >0.7Vήόχι. Αν ναι ηαρχικήυπόθεσηενεργού περιοχής είναι σωστή και τα αποτελέσματα αποδεκτά! Αν όχι συνεχίζουμε με την ανάλυση για λειτουργίαστονκόρο. Αν είμαστε στην ενεργό περιοχή και αρχίσουμε να αυξάνουμε την υ τότε θα αυξηθεί το και συνεπώς το με αποτέλεσμα να μειωθεί η υ. Τελικά, κάποια στιγμή, ηυ θα γίνει μικρότερη από την υ Β 0.7V και το τρανζίστορ θα περάσει στην περιοχή του κόρου καθώς η επαφή J θα πολωθεί ορθά. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 22 11
Λειτουργία στην Περιοχή του Κόρου (Ι) υ V υ Το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να δεχτεί ο συλλέκτης χωρίς να εγκαταλείψει την ενεργό περιοχή είναι εκείνο όπου η υ 0 (ή υ 0.7V Ε). ) Το ρεύμα αυτό δίνεται από τη σχέση (νόμος Ohm): V V V 0.7 Ακριβώςσεαυτότοόριομεταξύτηςενεργού περιοχής και του κόρου θα εξακολουθεί να ισχύει: β (12) Και συνεπώς η αντίστοιχη τιμή της υ Ι προκύπτει από τη σχέση (10) ως ακολούθως: V 0.7V ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 23 Λειτουργία στην Περιοχή του Κόρου (ΙΙ) V sat υ V Αν το αυξηθεί πάνω από την τιμή ορίου που υπολογίστηκε νωρίτερα, τότε η τάση στο συλλέκτη θα πέσει κάτω από αυτή της βάσης και η J θα πολωθεί ορθά (με τάση πόλωσης 0.4V 0.5V). Η κατάσταση αναφέρεται σαν V sat κορεσμός επειδή περαιτέρω αύξηση του ρεύματος της βάσης επιφέρει ασήμαντη αύξηση στο ρεύμα του συλλέκτη. Το επιπλέον ρεύμα θα περάσει από τον ακροδέκτη του εκπομπού. Καθώς ηυ 0.4V & υ ΒΕ 0.7V υ Ε υ υ 0.3V. Η τάση V sat αποτελεί ένα δεύτερο κριτήριο ελέγχου για την λειτουργία στην ενεργό περιοχή ή στον κόρο. V > V sat 0.3V Ενεργός Περιοχή ενώ V < V sat 0.3V Κόρος sat V V sat β sat < β β sat sat ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 24 και (13) 12
Μοντέλο Τρανζίστορ στην Ενεργό Περιοχή Μοντέλο Μεγάλου Σήματος β V 0.7V β ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 25 Μοντέλο Τρανζίστορ στην Ενεργό Περιοχή pnp Μοντέλο Μεγάλου Σήματος pnp V 0.7V β β ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 26 13
Μοντέλο Τρανζίστορ στον Κόρο Μοντέλα Μεγάλου Σήματος V 0.7V Vsat 0.3V V 0.7V V sat 0.3V sat β forced (14) pnp ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 27 Χαρακτηριστική Μεταφοράς V υ (V) Χαρακτηριστική Εισόδου Εξόδου Εξόδου έξοδος είσοδος σήματος υ σήματος V υ υ Πιθανό V sat 0.3V υ (V) ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 28 14
Το Διπολικό Τρανζίστορ ως Διακόπτης Ψηφιακή πύλη NOT! V υ V Ι Ι Β υ υ υ o υ o V (κορ) V (κορ) T 1 T 2 t ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 29 Παράδειγμα 1 () Ι Β ΙΕ Ι Στο κύκλωμα του σχήματος να προσδιοριστεί η περιοχή λειτουργίας με δεδομένο ότι η ενεργός περιοχή καθορίζεται για ΒΕJ ορθά πολωμένη και V >0.3V. Επιπρόσθετα δίδεται ότι β100 και στην ενεργό περιοχή ισχύει: V (ενεργ.) 0.7V 1KΩ Β 270KΩ 1KΩ V ΕΕ 10V Υπολογίστε τις τιμές των: Ι Β, και V. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 30 15
Β Ι Β Β 270KΩ βι Β V 0.7V Ι Ε 1KΩ Ε V ΕΕ 10V Παράδειγμα 1 () Το τρανζίστορ βρίσκεται είτε στην ενεργό περιοχή λειτουργίας είτε στον κόρο. Ι 1KΩ Θεωρούμε αρχικά ότι βρίσκεται στην ενεργό περιοχή λειτουργίας και χρησιμοποιούμε το αντίστοιχο μοντέλο. KVL στο βρόχο Β Ε: V V 0 (1) Χρήση Μοντέλου Κοινού Εκπομπού Ενεργού Περιοχής KL : ( Ι ) 0 Επιπλέον: β ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 31 Παράδειγμα 1 (Ι) (1) [ (1β) ] V V 0 KVL στο βρόχο Ε: V V (1 β) 0.0251mA Παρόµοια: V V 0 (2) (2) β V (1β) V 0 ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 32 16
Παράδειγμα 1 (V) 1 β V V β 4.96V β Καθώς V > 0.3V επιβεβαιώνεται η αρχική υπόθεση ότι βρισκόμαστε στην ενεργό περιοχή λειτουργίας Συνεπώς: β Β 2.51mA ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 33 Παράδειγμα 2() Δεδομένα: V (ενεργ.) 0.7V, β 150 1 110KΩ Ι Β Ι Ε 2 11KΩ 1.8KΩ Ι 1.2KΩ V 12V Ζητούμενα: α) Ποιο είναι το σημείο λειτουργίας του κυκλώματος, δηλ. οι τιμές και V ; β) Ποια η max γιατηνοποίατοjt είναι μόλις στην ενεργό περιοχή; Δίδεται ότι η ενεργός περιοχή καθορίζεται για ΒΕJ ορθά πολωμένη και V >0.3V. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 34 17
Παράδειγμα 2(Ι) Αρχικά επανασχεδιάζουμε το κύκλωμα σε μια ισοδύναμη τοπολογία, συμβατή με προηγούμενες περιπτώσεις, για απλοποίηση. Προφανώς αυτό το βήμα δεν είναι απαραίτητο! 1 110KΩ Ι Β Ι Ε 2 11KΩ 1.8KΩ Ι 1.2KΩ V 12V Πόλωση Βάσης 1 110KΩ V 12V Ι Β Ι Ε 2 11KΩ Ι 1.8KΩ V 12V 1.2KΩ ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 35 Παράδειγμα 2(Ι) Πόλωση Βάσης 110KΩ 1 1 // 2 V 12V Ισοδύναμη Πόλωση Βάσης 10KΩ V 1.09V V 2 11KΩ V Κατά Thevenn ισοδύναμο κύκλωμα πόλωσης βάσης: 2 1 2 V V 1 V 1.09V 10KΩ V ΒΒ 1.09V Πόλωση Βάσης 2 Ι Β Ι Ε Ι 1.2KΩ 1 10KΩ 2 1.8KΩ V 12V ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 36 18
Παράδειγμα 2(V) (α) Β Ι Β Β 10KΩ V Ι Ε βι Β Ε Ι 1.8KΩ 1.2KΩ V ΒΒ 1.09V V 12V Χρήση Μοντέλου Κοινού Εκπομπού Ενεργού Περιοχής Καθώς το Β είναι σε θετικότερο δυναμικό από το Ε J ορθά πολωμένη. Συνεπώς το τρανζίστορ βρίσκεται είτε στην ενεργό περιοχή λειτουργίας είτε στον κόρο. Υποθέτουμε ότι είναι στην ενεργό περιοχή λειτουργίας. Η υπόθεση είναι ισχυρή καθώς το είναι σε πολύ υψηλό δυναμικό και η επαφή J πρέπει να είναι ανάστροφα πολωμένη. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 37 Παράδειγμα 2(V) Β Ι Β Β 10KΩ V Ι Ε βι Β Ε Ι 1.8KΩ 1.2KΩ V ΒΒ 1.09V V 12V Χρήση Μοντέλου Κοινού Εκπομπού Ενεργού Περιοχής KVL στο βρόχο ΒΕ: KL : V V ΒΒ 0 ΒΒ Επιπλέον: Άρα: ( Ι ) 0 β [ (1β) ]V V ΒΒ 0 V V 2.04µ A (1 β) ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 38 19
Παράδειγμα 2(V) KVL στο βρόχο Ε: Β V V 0 βι Ι Β Β V Ι β V (1β) V 0 Β 10KΩ Ι Ε Ε 1.8KΩ 1.2KΩ V ΒΒ 1.09V V 12V V V β V 11.1V > 0.3V 1 β β Άρα, όντως ενεργός περιοχή! Χρήση Μοντέλου Κοινού Εκπομπού Ενεργού Περιοχής Επιπλέον: β Β 0.306mA ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 39 Παράδειγμα 2(VΙ) (β) Αυξάνοντας την το τρανζίστορ θα βρεθεί στο όριο κόρου ενεργού περιοχής και τότε θα πρέπει V 0.3V. Επειδήστοόριοθαισχύεικαιπάλι ισχύει πάλι 204μA 2.04μA, καθότι το δικτύωμα πόλωσης της βάσης δεν έχει αλλάξει, συνεπάγεται ότι βι Β 0.306mA. Με V mn 0.3V και από τον KVL στο βρόχο Ε: max V mn V 0 α και max β α β 1 V Vmn β 1 max 37KΩ β ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 40 20
Παράδειγμα 3 () 1 5KΩ 1 33.3KΩ V ΒΒ 5V Ι 1 Ι Β1 Ι Ε1 Q 1 Ε2 2KΩ Ι Β2 1 3KΩ 2 2.7KΩ Q 2 pnp Δεδομένα: V (ενεργ.) 0.7V Ι 2 β 1 β 2 β 100 V 15V Ι 2 Ζητούμενα: Τάσεις και ρεύματα. Δίδεται ότι η ενεργός περιοχή καθορίζεται για ΒΕJ ορθά πολωμένη και V >0.3V. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 41 Παράδειγμα 3 () 1 5KΩ 1 33.3KΩ V ΒΒ 5V Ι 1 Ι Β1 Ι Ε1 Q 1 1 3KΩ Ε2 2KΩ Q 2 Ι Β2 2 2.7KΩ pnp Ι 2 V 15V Ι 2 Καθώς το Ι Β2 αναμένεται μικρό εργαζόμαστε αρχικά σαν να μην υπήρχε το Q2. Καθώς το Β είναι σε θετικότερο δυναμικό από το Ε J ορθά πολωμένη. Το τρανζίστορ Q1 βρίσκεται είτε στην ενεργό περιοχή λειτουργίας είτε στον κόρο. Υποθέτουμε ότι το Q1 λειτουργεί στην ενεργό περιοχή και χρησιμοποιούμε το αντίστοιχο μοντέλο. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 42 21
Παράδειγμα 3 (Ι) ) KVL στο βρόχο ΒΕ: Q1 Β 1 1 V V 0 07V 0.7V 1 1 1 1 1 ΒΒ Ι Β1 Β1 33.3KΩ V 1 Ι Ε1 βι Β1 Ε 1 Ι 1 1 5KΩ 1 3KΩ V ΒΒ 5V 1 V 15V KL : Επιπλέον: 1 ( 1 Ι 1 ) 0 1 β 1 1 (1β) 1 Συνεπώς: 1 [ (1β) 1 ] V 1 V ΒΒ 0 Μοντέλο Ενεργού Περιοχής V V1 (1 β) 1 1 0.0128mA ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 43 Παράδειγμα 3 (V) Q1 Β 1 07V 1 0.7V Ι Β1 Β1 33.3KΩ V 1 Ι Ε1 βι Β1 Ε 1 Ι 1 1 5KΩ 1 3KΩ V ΒΒ 5V 1 V 15V Μοντέλο Ενεργού Περιοχής Επιπρόσθετα: 1 ( β 1) 1 1.29mA Στο βρόχο ΒΕ ισχύει: V 1 V 1 4.57V Στην ενεργό περιοχή ισχύει: 1 β1 1.28mA άρα: V 1 V 1 8.6V ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 44 22
Παράδειγμα 3 (V) Q1 KVL στο βρόχο Ε : Β 1 07V 1 0.7V V V 0 1 1 1 1 1 Ι Β1 Β1 33.3KΩ V 1 Ι Ε1 βι Β1 Ε 1 Ι 1 1 5KΩ 1 3KΩ V ΒΒ 5V 1 V 15V β 1 1 V 1 (1β) 1 1 V 0 V V 1 1 V β 1 1 11.12V >> 0.3V 1 β β 1 ενεργός Μοντέλο Ενεργού Περιοχής Επιπλέον:V 1 V 1 V 1 4.03V ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 45 Παράδειγμα 3 (V) Q1 Β 1 07V 1 0.7V Ι Β1 Β1 33.3KΩ V 1 Ι Ε1 βι Β1 Ε 1 Ι 1 1 5KΩ 1 3KΩ V ΒΒ 5V 1 V 15V Τέλος σε ότι αφορά το Q1: V 1 1 1 3.87V Μοντέλο Ενεργού Περιοχής ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 46 23
Παράδειγμα 3 (VΙ) 1 5KΩ 1 33.3KΩ V ΒΒ 5V Ι 1 Ι Β1 Ι Ε1 Ε2 2KΩ Ι Β2 Ι 2 Q 2 pnp Προσθέτοντας το Q2, τα μεγέθη που δεν επηρεάζονται στους προηγούμενους υπολογισμούς μας (αν το Q1 παραμένει στην ενεργό περιοχή) είναι: V 1 4.57V, 1 0.0128mA 1 1.29mA, 1 1.28mA Q 1 V 15V Δεν ισχύει το ίδιο όμως και 2 2.7KΩ για το V 1 καθώς μέρος του Ι ρεύματος 2 1 προέρχεται από 1 3KΩ τη βάση του Q2. Δεν υπάρχει συνεπώς εγγύηση ότι το Q1 παραμένει στην ενεργό περιοχή. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 47 Παράδειγμα 3 (VΙΙ) 1 5KΩ 1 33.3KΩ V ΒΒ 5V Ι 1 Ι Β1 Ι Ε1 Q 1 Ε2 2KΩ Ι Β2 1 3KΩ 2 2.7KΩ Ι 2 Q 2 pnp V 15V Ι 2 Επειδή αναμένουμε το 2 πολύ μικρό, μπορούμε να ισχυριστούμε ότι όλο το 1 διέρχεται μέσω της 1 και συνεπώς V 1 8.6V και το Q1 είναι στην ενεργό περιοχή! Σχετικά με το Q2 ο εκπομπός συνδέεται μέσω της 2 στα 15V ενώ η βάση είναι στα 8.6V και συνεπώς μπορούμε να υποθέσουμε ότι J ορθά πολωμένη. Άρα το Q2 είναι είτε στην ενεργό περιοχή είτε στον κόρο. ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 48 24
Παράδειγμα 3 (ΙΧ) Επιπλέον καθώς ο συλλέκτης 2 συνδέεται µέσω της 2 στη γη είναι πολύ πιθανό το Q2 να βρίσκεται στην ενεργό περιοχή και αυτή την ένδειξη υιοθετούµε. Β 1 Ι Β1 0.7V Β1 33.3KΩ V ΒΒ 5V V Ι Ε1 Q1 β 1 Ι Β1 Ε 1 13KΩ 1 Β 2 Ι 1 Ι Β2 15KΩ V 15V Ι Ε2 0.7V V ΕΒ Q2 2 2KΩ β 2 Ι Β2 Ε 2 2 Ι 2 2 2.7KΩ Μοντέλο Ενεργού Περιοχής Μοντέλο Ενεργού Περιοχής pnp ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 49 Παράδειγμα 3 (Χ) Στο βρόχο ΒΕ ισχύει: Q2 V V 9.3V Β V 2 1 Q 2 συνεπώς: V V2 2 2 α β2 β 1 2 2 2 2 2.85mA 0.99 Β 2 Ι Β2 V 2 V 1 8.6V 0.7V V ΕΒ Ι Ε2 Ε 2 β 2 Ι Β2 Ι 2 2 2 2.7KΩ 2 2KΩ V 15V α2ιε 2.82mA Μοντέλο Ενεργού Περιοχής pnp ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 50 25
Παράδειγμα 3 (ΧΙ) Στο βρόχο Ε ισχύει: V2 2 2 7.62V Β 2 Καθώς V 2 V 1 8.6V και Ι Β2 V 2 7.62V J ανάστροφα πολωµένη και συνεπώς το Q2 είναι στην ενεργό περιοχή. V 2 V 1 8.6V β Τέλος: 2 2 2 0.028mA 0.7V V ΕΒ Ι Ε2 Q2 Ε 2 V 15V β 2 Ι Β2 Μοντέλο Ενεργού Περιοχής pnp Ι 2 2 2 2.7KΩ 2 2KΩ ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 51 Παράδειγμα 3 (ΧΙΙ) Καθώς 2 0.028mA και 1 1.28mA, παρατηρούμε ότι η αρχική μας υπόθεση ότι το Ι 2 δεν συνεισφέρει ουσιαστικά στο ρεύμα μέσα από την αντίσταση 1 ήταν σωστή. Το σφάλμα που εισήχθη ημε αυτή την υπόθεση ημπορεί να υπολογιστεί ως εξής: Με 2 0.028mA οι νέες τιμές στο δικτύωμα είναι οι ακόλουθες: 1.252mA V 1 V 1 1 8.74V 1 1 2 V V2 V1 V 9.44V 2.78mA Q 2 V 2 2 α ΙΕ 2.75mA 7.43V 2 2 2 2 2 0.0275mA β 1 2 2 V 2 2 2 ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 52 26
Παράδειγμα 4 (Ι) V Ι Ι Β υ υ s υ o εδοµένα: Στο κύκλωµα του σχήµατος ισχύει: V 10V, 500Ω, και 47KΩ. Ζητούµενα: Να δοθεί η κυµατοµορφή εξόδου του κυκλώµατος υ o f(υ s ) και η χαρακτηριστική µεταφοράς αν η είσοδος έχει την κυµατοµορφή που ακολουθεί. υs 10V 5ms t ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 53 Παράδειγμα 4 (Ι) Ι V Η V χαρακτηριστική θεωρείται δεδοµένο του προβλήµατος! Ευθεία Φόρτου V υ 0.7V 110µ A υs 47KΩ S Ι Β5 Ι Β4 110µA Ι Β3 Ι Β2 Ι Β1 5.87V V Ε υ s 10V 5.87V 0.7V υ o 10V V (κορ) 0.3V υs V T 1 2.9ms T 2 5ms t ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 54 27
Παράδειγμα 4 (Ι) υ o 10V υ o 10V 0.3V 0.7V 5.87V 10V υ s υ s 0.3V T 1 2.9 T 2 5 t (ms) T 1 2.9 T 2 5 t (ms) Σχηματισμός Χαρακτηριστικής Μεταφοράς ιπολικό Τρανζίστορ Επαφής 55 28