1.3. Fenomene secundare în funcţionarea tranzistorului bipolar cu joncţiuni

Σχετικά έγγραφα
5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

1.1. Procese fizice în tranzistorul bipolar cu joncţiuni polarizat în regiunea activă normală


Capitolul 4 Amplificatoare elementare

(N) joncţiunea BC. polarizată invers I E = I C + I B. Figura 5.13 Prezentarea funcţionării tranzistorului NPN


Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

V O. = v I v stabilizator

Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

L2. REGIMUL DINAMIC AL TRANZISTORULUI BIPOLAR

4.2. CONEXIUNILE TRANZISTORULUI BIPOLAR CONEXIUNEA EMITOR COMUN CONEXIUNEA BAZĂ COMUNĂ CONEXIUNEA COLECTOR COMUN

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

Capitolul 4 4. TRANZISTORUL CU EFECT DE CÂMP

Exemple de probleme rezolvate pentru cursurile DEEA Tranzistoare bipolare cu joncţiuni

CAPITOLUL 6. TRANZISTOARE UNIPOLARE 6.1. TRANZISTOARE UNIPOLARE - GENERALITĂŢI

LUCRAREA NR. 1 STUDIUL SURSELOR DE CURENT

Polarizarea tranzistoarelor bipolare

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

CIRCUITE LOGICE CU TB

Tranzistoare bipolare şi cu efect de câmp

Capitolul 2. Functionarea tranzistorului MOS.

Capitolul 3 3. TRANZITORUL BIPOLAR CU JONCŢIUNI Principiul de funcţionare al tranzistorului bipolar cu joncţiuni

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Lucrarea Nr. 5 Circuite simple cu diode (Aplicaţii)

Figura 1. Caracteristica de funcţionare a modelului liniar pe porţiuni al diodei semiconductoare..

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

a. Caracteristicile mecanice a motorului de c.c. cu excitaţie independentă (sau derivaţie)

TRANZISTORUL BIPOLAR. La modul cel mai simplu, tranzistorul bipor poate fi privit ca semiconductoare legate în serie.

(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Lucrarea 7. Polarizarea tranzistorului bipolar

2.3. Tranzistorul bipolar

Electronică anul II PROBLEME

Lucrarea Nr. 5 Tranzistorul bipolar Caracteristici statice

Circuite cu tranzistoare. 1. Inversorul CMOS

Lucrarea nr. 5 STABILIZATOARE DE TENSIUNE. 1. Scopurile lucrării: 2. Consideraţii teoretice. 2.1 Stabilizatorul derivaţie

Circuite Integrate Analogice Celule fundamentale

Circuite cu diode în conducţie permanentă

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

I C I E E B C V CB V EB NAB N DE. b x LUCRAREA NR. 6 TRANZISTORUL BIPOLAR. 1. Structură şi procese fizice în TB convenţional

Electronică Analogică. 5. Amplificatoare

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii


Lucrarea Nr. 11 Amplificatoare de nivel mare

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare


Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

Curs 4 Serii de numere reale

5. TRANZISTOARE UNIPOLARE (cu efect de câmp)

i R i Z D 1 Fig. 1 T 1 Fig. 2

3 TRANZISTORUL BIPOLAR

Dispozitive electronice de putere

CAPITOLUL 3. STABILIZATOARE DE TENSIUNE

7. AMPLIFICATOARE DE SEMNAL CU TRANZISTOARE

Analiza funcționării și proiectarea unui stabilizator de tensiune continuă realizat cu o diodă Zener

4. Măsurarea tensiunilor şi a curenţilor electrici. Voltmetre electronice analogice

Etaj de deplasare a nivelului de curent continuu realizat cu diode conectate în serie Etaj de deplasare a nivelului de curent

Lucrarea Nr. 7 Tranzistorul bipolar Caracteristici statice Determinarea unor parametri de interes

a) b) c) Fig Caracteristici de amplitudine-frecvenţă ale amplificatoarelor.

FENOMENE TRANZITORII Circuite RC şi RLC în regim nestaţionar

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Examen. Site Sambata, S14, ora (? secretariat) barem minim 7 prezente lista bonus-uri acumulate

TRANZISTORUL BIPOLAR ÎN REGIM CONTINUU

Etaj de amplificare elementar cu tranzistor bipolar în conexiune colector comun (repetorul pe emitor)

Platformă de e-learning și curriculă e-content pentru învățământul superior tehnic

COMUTAREA TRANZISTORULUI BIPOLAR

Circuite Integrate Analogice

MARCAREA REZISTOARELOR

CIRCUITE INTEGRATE MONOLITICE DE MICROUNDE. MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit

AMPLIFICATOR CU TRANZISTOR BIPOLAR ÎN CONEXIUNE CU EMITORUL COMUN

2.1 Amplificatorul de semnal mic cu cuplaj RC

Elemente de circuit rezistive. Uniporţi şi diporţi rezistivi. Caracteristici de intrare şi de transfer.

Stabilizator cu diodă Zener

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Aparate de măsurat. Măsurări electronice Rezumatul cursului 2. MEE - prof. dr. ing. Ioan D. Oltean 1

7 AMPLIFICATORUL OPERAŢIONAL

Amplificatoare liniare

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Cuprins Introducere Lucrarea I. Simularea funcţionării circuitelor elementare cu amplificatoare operaţionale

Curs 1 Şiruri de numere reale

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

STABILIZATOARE DE TENSIUNE REALIZATE CU CIRCUITE INTEGRATE ANALOGICE

MONTAJE CU IMPEDANŢĂ DE INTRARE MĂRITĂ

L1. DIODE SEMICONDUCTOARE

Circuite electrice in regim permanent

Lucrarea Nr. 10 Stabilizatoare de tensiune

Fig Dependenţa curentului de fugă de temperatură. I 0 este curentul de fugă la θ = 25 C [30].

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

3.5. STABILIZATOARE DE TENSIUNE CU CIRCUITE INTEGRATE.

Lucrarea 9. Analiza în regim variabil de semnal mic a unui circuit de amplificare cu tranzistor bipolar

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

Seminar electricitate. Seminar electricitate (AP)

STRUCTURI DE CIRCUITE NUMERICE

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

Dispozitive Electronice şi Electronică Analogică Suport curs 01 Notiuni introductive

Dioda Zener şi stabilizatoare de tensiune continuă

Lucrarea Nr. 10 Etaje cu două tranzistoare

Transcript:

1

2

1.3. Fenomene secundare în funcţionarea tranzistorului bipolar cu joncţiuni 1.3.1. Efectul Early (modularea grosimii bazei) În analiza funcţionării tranzistorului bipolar prezentată anterior, a fost presupusă iners polarizată joncţiunea B-C, fără nici un efect al tensiunii u BC asupra curentului de colector i C. În practică se constată o uşoară creştere a curentului de colector cu ceşterea tensiunii colector-emitor, u CE. Deoarece tensiunea u BE este practic constantă, ariaţia tensiunii u CE este practic egală cu ariaţia tensiunii u CB (u CE u CB + u BE ). Creşterea tensiunii u CB duce la extinderea regiunii de tranziţie a joncţiunii colectoare şi deci la micşorarea grosimii bazei. În figura 3-29 se prezintă distribuţia concentraţiei de purtători minoritari în bază. Aceasta este liniară, aând aloarea Regiunea de BE n p tranziţie np( 0) np e T 0 E B pentru U CE1 C n p0 n p (0) n p (x) w B Regiunea de tranziţie pentru U CE2 > U CE1 0 w B x Fig. 3-29 Explicarea efectului Early Pentru realizări obişnuite, A 8 0 120 la marginea joncţiunii emitoare şi n ( w ) p B 0 la marginea joncţiunii colectoare. Micşorarea grosimii bazei duce la creşterea pantei concentraţiei de minoritari şi deci la creşterea curentului în colector (care este practic curent de difuzie a minoritarilor în bază). Forma tipică a caracteristicilor de ieşire ale tranzistorului se prezintă în figura 3-30. Din cauza efectului Early, caracteristicile sunt uşor înclinate. Prin extrapolarea caracteristicilor înapoi către axa u CE, intersecţia cu această axă se produce la o tensiune - A, numită tensiune Early. Influenţa efectului Early asupra caracteristicilor de semnal mare ale tranzistorului în regiunea actiă normală (RAN) se poate reprezenta analitic prin modificarea relaţiei (3.56) astfel: ic I CE S 1 + e A BE T (3.91) i C BE4 BE3 BE2 BE1 - A 0 Fig. 3-30 Eidenţierea tensiunii Early CE 3

β 1.3.2. Dependenţa factorului de amplificare β de curentul de colector În teoria elementară a tranzistorului bipolar s-au neglijat o serie de fenomene care în practică, în anumite condiţii, îşi fac simţite efectele. Astfel, factorul de amplificare în curent, β, nu este constant, ci depinde de curentul I C ca în figura 3-31. I C Fig. 3-31 Dependenţa β f(i C ) 1.4. Caracteristicile statice ale tranzistorului bipolar cu joncţiuni Se a considara tranzistorul ca un cuadripol. Eident, un terminal a fi comun intrării şi ieşirii. De exemplu, în figura 3-32 se specifică mărimile de intrare şi de ieşire pentru conexiunile emitor comun (EC) şi bază comună (BC). i B u BE i C u CE IN EC IES IN BC IES asemenea pentru conexiunea emitor comun. i E u EB u CB Fig. 3-32 Mărimile de intrare şi de ieşire considerate în caracteristicile statice ale tranzistoarelor bipolare i C Aspectul caracteristicilor a fi eident diferit în funcţie de conexiunea tranzistorului. Există trei tipuri de caracteristici: - de intrare (i IN f( IN )) - de transfer (i IES f( IN ) sau i IES f(i IN )) - de ieşire (i IES f( IES )) În multe cazuri, mai ales pentru caracteristicile de ieşire, se reprezintă o familie de caracteristici, alegând ca parametru o mărime de intrare. Caracteristicile statice pentru conexiunea emitor comun sunt cele mai folosite. În figura 3-30 s-a reprezentat o familie de altfel de caracteristici de ieşire, la care parametrul s-a ales tensiunea BE. În figura 3-33 se prezintă aspectul caracteristicilor de intrare şi de transfer, de i B i C i C 20µA 2mA 0,6 u BE 0,6 u BE Fig. 3-33 Caracteristici de intrare şi de transfer i B 4

În figura 3.34 se prezintă caracteristicile de ieşire ale unui tranzistor npn, în funcţie de parametrul i B, eidenţiindu-se regiunile actiă normală, actiă inersă şi de saturaţie. S-au utilizat scări diferite pentru alori pozitie sau negatie. i C [ma] Regiunea de saturaţie Regiune a actiă normală -8-6 -4-2 5 4 3 2 1 i B 0,04mA 0,03mA 0,02mA 0,01mA i B 0 i B 0 i B 0,01mA 0,02mA 0,03mA 0,04mA Regiune a actiă inersată u CE 10 20 30 40-0,02 Regiunea de -0,04 saturaţie B CE0 ALORI TIPICE -0,06 RAN: β F 100-0,08 α F 0,99-0,10 RAI: β R 1 5 α R 0,5 0,8 Fig. 3-34 Caracteristicile de ieşire i C f(u CE ) cu parametrul i B S-a eidenţiat şi fenomenul de străpungere, caracterizat de tensiunea de stăpungere B CE0 (breakdown oltage) între colector şi emitor ca baza în gol. 5

1.1. Funcţionarea tranzistorului bipolar în regim ariabil la semnal mic Se consideră un circuit teoretic reprezentat în figura 3-38. Se admite că tensiunea de polarizare, CC, este suficient de mare încât joncţiunea bază colector să rămână polarizată iners, pentru toate alorile posibile ale componentei ariabile be, deci tranzistorulu să se menţină permanent în regiunea actiă normală. Tensiunea BE aând şi componentă continuă şi ariabilă, curenţii i B şi i C or aea, la rândul lor, atât componente continue, cât şi ariabile. BE BE + be BE be be ic IS e T ic IS e T IS e T e T IC e T BE BE + (3.99) be i C I C +i c Relaţia (3.99) oferă posibilitatea determinării mărimii totale a curentului de colector. Ea permite şi stabilirea unui i B I B +i b criteriu după care componenta ariabilă să fie considerată sau nu de semnal mic. be BE BE CC Fig. 3-38 Circuit pentru studiul funcţionării tranzistorului la semnal mic 1.1.1. Criteriu de estimare a mărimii semnalului Dezoltând relaţia (3.99) în serie Taylor se obţine: ic I be be be C + + 2 T + 3 T 1 1 1 +... (3.100) 2 6 T Se poate considera semnalul mic atunci când circuitul este liniar, adică atunci când se pot neglija termenii de grad superior din relaţia (3.100). Aceasta însemană că: be << T (3.101) I În acest caz: ic I C C + be (3.102) T I Componenta ariabilă este: i C c be g m be (3.103) T unde s-a notat cu g m tranconductanţa de semnal mic a tranzistorului: I g C m (3.104) T Practic, se poate considera că, dacă be < 10m, erorile care apar datorită aproximaţiei de semnal mic sunt sub 10%. 6

1.6.2. Modelul π-hibrid simplificat Conform cu definirea regimului ariabil la semnal mic, porţiunea din caracteristica dispozitiului parcursă de punctul de funcţionare poate fi aproximată cu tangenta dusă în punctul static de funcţionare. Considerând caracteristica de transfer i C f( BE ), adică: BE (3.105) ic ISe T relaţia între componentele de semnal mic a fi: i c g m be (3.106) unde: BE be di I g C S d e IS e T IC m T (3.107) BE PSF T T T PSF Se obseră că s-a regăsit relaţia (3.104). Transconductanţa g m modelează efectul de tranzistor pentru componentele de semnal mic ale mărimilor electrice. Deoarece joncţiunea bază-emitor este direct polarizată, prin echialenţă cu comportarea joncţiunii p-n la semnal mic, între bază şi emitor, pentru semnal mic, comportarea tranzistorului a fi descrisă de o rezistenţă. Relaţia între curentul de bază şi tensiunea bază-emitor de semnal mic este deci: be i b r π unde cu r π s-a notat rezistenţa echialentă la semnal mic între bază şi emitor. b r π + - ic g r be m β π (3.109) ib ib gm Cele două elemente, g m şi r π pot descrie, într-o primă aproximaţie, c funcţionarea tranzistorului bipolar în regim ariabil, la semnal mic, dacă frecenţa de lucru nu este prea mare. Modelul bazat pe cei doi parametri este prezentat în g m be figura 3-39 şi se numeşte modelul π-hibrid simplificat. e Fig. 3-39 Modelul de semnal mic π-hibrid simplificat (3.108) 7

1.6.3. Modelul π-hibrid complet Luând în considerare şi alte fenomene se or găsi elemente care să completeze modelul din figura 3-39. a) Rezistenţa de ieşire S-a arătat că efectul Early produce ariaţia curentului de colector, i C, cu tensiunea colector, CE. unde A este tensiunea Early. Pentru componentele de semnal mic, relaţia deine liniară: unde: b i b r π + - i e g m be e Fig. 3-40 Modelul de semnal mic incluzând şi r o i c r o c i C I S 1 + CE A e BE T ic gm be + go ce g o 1 r O i Deci rezistenţa de ieşire are expresia: ro A IC Modelul completat cu acest element este prezentat în figura 3-40. C CE PSF I (3.110) (3.111) C A (3.113) (3.112) b) ariaţia sarcinii în regiunea bazei S-a arătat că la ariaţia tensiunii colector emitor, CE, se modifică panta distribuţiei de purtători minoritari din bază. Aceasta înseamnă, de fapt, modificarea sarcinii de purtători minoritari din bază. La creşterea tensiunii u CE, corespunde creşterea pantei, deci, conform figurii 3-29, micşorarea ariei triunghiului o;w B ;n p (0), adică micşorarea sarcinii de bază. Aceasta duce la micşorarea curentului de bază. Acest efect se modelează cu un r b µ c rezistor plasat între colector şi bază, notat cu r µ., ca în figura 3-41. r π + - g m be e r o Fig. 3-41 Modelul π-hibrid care include şi r µ Se poate arăta că: rµ > β rπ (3.114) aloarea sa fiind foarte mare, r µ se a lua în considerare numai când restul circuitului conţine rezistenţe fizice sau echialente foarte mari. 8

d) Rezistenţele parazite După cum se poate obsera în figura 3-15-a, între contactele terminalelor tranzistorului, din partea de sus şi partea actiă a structurii, plasată sub emitor, se înseriază porţiuni de material semiconductor, care prezintă o anumită rezistiitate. Efectul acestora se r r manifestă mai ales la curenţi mari de polarizare. alori tipice pentru aceste rezistenţe parazite, corespunzând unor b b b µ r c c tranzistoare din circuitele integrate, sunt următoarele: re 1Ω 3Ω rb notatã uneori si r x 50 500Ω (3.115) rc 20Ω 200Ω Se poate obsera, în figura 3-42 că generatorul care modelează efectul de tranzistor nu mai este comandat de întreaga tensiune aplicată la terminale, be, ci numai de partea disponibilă la nodurile interne b ' şi e '. r π + - g m b e d) Capacităţi În figura 3-43, în care se prezintă modelul π-hibrid complet al tranzistorului, apar şi trei capacităţi. Capacitatea C π include o componentă datorată sarcinii de b r x b r π + - C π e r µ C µ g m b e r o C cs r c c bază (ariaţia curentului i c ca răspuns la ariaţia tensiunii BE implică modificarea distribuţiei de purtători minoritari şi deci a sarcinii de minoritari din bază), care este, de fapt, o capacitate de difuzie. O a doua componentă a capacităţii C π o reprezintă capacitatea de barieră a joncţiunii emitoare, datorate sarcinii din regiunea de tranziţie a acestei joncţiuni. Capacitatea C µ este capacitatea de barieră a joncţiunii colectoare. Tranzistoarele npn din circuitele integrate mai sunt afectate de o capacitate parazită a joncţiunii care apare între colectorul de tip n şi substratul de tip p pe care se realizează circuitul integrat, capacitate notată cu C CS. e e r e Fig. 3-42 Includerea rezistenţelor parazite în modelul de semnal mic r o e Fig. 3-43 Modelul de semnal mic π-hibrid complet r e 9

Tranzistorul cu efect de camp Clasificare, simboluri Functionarea se bazeaza pe controlul conductiitatii unui canal semiconductor cu ajutorul unui camp electric orientat transersal fata de acest canal. cu canal n TEC - J (TEC cu poarta jonctiune) cu canal p TEC - MOS (TEC cu poarta izolata Metal - Oxid -Semiconductor) cu canal cu canal indus (cu imbogatire - enhancement) cu canal cu canal n cu canal initial (cu saracire- depletion) cu canal p 10 n p

drena i D Canal n poarta gate (grila) substrat (body) TEC-J (J-FET) sursa TEC- MOS cu canal indus (enhancement MOS-FET) TEC- MOS cu canal initial (depletion MOS-FET) D D D Canal p G G i D B G B S S S 11

TEC MOS cu canal n indus structura; procese fizice 12

GS 0 doua diode in opozitie inseriate intre drena si sursa nu circula nici un curent intre D si S daca se aplica o tensiune DS > 0 exista o regiune golita de purtatori liberi de sarcina electrica intr substratul de tip p si regiunile de tip n+ ale drenei si sursei GS > 0 potentialul poziti de pe poarta respinge golurile libere rezultand o regiune golita incarcata cu sarcina negatia a atomilor acceptori ionizati pe masura ce GS creste, sunt atrasi electroni liberi care, treptat, formeaza un strat de inersiune (mai multi electroni decat goluri) la suprafata de sub electrodul poarta (se INDUCE un canal conductor de tip n intre D si S). Acest fenomen apare daca GS > Th (tensiune de prag threshold) daca se aplica o tensiune DS > 0, a cirula un curent intre D si S prin canal 13

TEC MOS cu canal n indus functionarea in regiunea de blocare GS DS < 0 Th i D 0 14

TEC MOS cu canal n indus functionarea in regiunea trioda GS GS > Th EXISTA canal canalul se adanceste (R Ch ) Pt. alori mici ale tensiunii i i D D ~ R DS DS Ch ; R Ch ~ GS 1 TH DS Pentru tensiuni DS mici, tranzistorul se comporta intre drena si sursa ca un rezistor cu rezistenta controlata de tensiunea GS 15

S G D GS Ch (x 0 ) DS GCh (x 0 ) h Ch (x 0 ) GD DS - Ch (x 0 ) 0 x 0 L x GCh GCh GCh (x); (x) > (x) < Th Th GCh GCh (0) (L) h h Ch Ch GS GD (x) 0 (exista canal in x) (x) 0 (NU exista canal in x) DS GS - Th x In particular : DS 2 > 0 > x1 (x) GCh GD h Ch (x 2 GS GS ) < Ch h DS (x Ch 2 Ch (x ) (x) 1 ) > GD Ch < (x 1 GS ) GCh (x 2 h ) < Ch GCh (L) < (x h 1 Ch ) (0) DS h GD Ch GS Th (L) 0 Th 16

17 > 14243 DSsat Th GS DS Th GS ( ) [ ] n C ox KP ; 2 KP L W K 2 DS DS Th GS D 2 K i µ

i D K TEC MOS cu canal n indus functionarea in regiunea de saturatie (actia) Reg. trioda GS DS DSsat 2 [ 2 ( ) ] GS > GS Th 14243 Th Th DS DS Reg. saturata (actia) GS DS > Th > GS Th 14243 DSsat La limita, DS DSsat GS Th i D sau i D K K ( ) GS 2 DS Th 2 Pt. DS > DSsat curentul i D ramane constant, egal cu aloarea de la limita regiunii trioda. Electronii sunt transportati de la arful canalului la drena sub actiunea campului electric din aceasta regiune. 18

Reg. saturata (actia) GS DS > > Th GS Th 14243 DSsat i D K ( ) 2 GS Th Regiune in care panta scade datorita cresterii rezistentei canalului cu DS Regiune aproape liniara cu panta proportionala cu ( GS Th ) Curentul se satureaza deoarece canalul este strangulat in dreptul drenei si DS nu mai afecteaza canalul 19

20 ( ) Th GS DS DS D K i 2 Th GS 2 > > 14243 DSsat Th GS DS Th GS ( ) 2 Th GS D K i

21 21

22 22

2323

GS DS > > Th GS Th 14243 DSsat Efectul modularii lungimii canalului i r D o K 1 λ I 2 ( ) ( 1+ λ ) D GS I A D Th DS 24

TEC MOS cu canal n initial structura; regiuni de functionare Exista canal (I D > 0) chiar si la GS 0; pentru a anula canalul tebuie aplicata o tensiune GS negatia. Deci tensiunea de prag este negatia ( Th < 0) 25

Conditiile care definesc regiunile de functionare si expresiile marimilor electrice asociate acestora raman IDENTICE cu cele de la TEC MOS cu canal n indus; Tensiunea de prag este insa negatia ( Th < 0). Reg. blocare Reg. trioda GS DS GS > TH GS TH Reg. saturata (actia) I GS DS DSS Th i > > D I D 0 i TH GS D (0) K Th K [ ] 2 2 i 2 Th ( ) D GS K Th ( ) GS DS Th 2 DS 26

TEC-J cu canal n structura; regiuni de functionare Canalul este delimitat de 2 jonctiuni pn polarizate iners ( GS < 0); modificarea tensiunii GS determina ariatia extinderii regiunilor de tranzitie ale jonctiunilor si deci controleaza adancimea canalului. Conditiile care definesc regiunile de functionare si expresiile marimilor electrice asociate acestora raman IDENTICE cu cele de la TEC MOS cu canal n indus si TEC MOS cu canal n initial; Tensiunea de prag este negatia ( Th < 0), ca si la TEC MOS cu canal n initial. TEC-J cu canal n functioneaza NUMAI la GS < 0 (altfel s-ar polariza direct jonctiunile si i G ar deeni foarte mare 27

Comparatie intre cele 3 tipuri de TEC cu canal n caracteristica de transfer in regiunea saturata 28

TEC cu canal p Toate inegalitatile care definesc regiunile de functionare si toate expresiile marimilor electrice asociate raman IDENTICE cu cele de la TEC cu canal n DACA SE OPEREAZA TRANSFORMARILE : GS SG DS SD Th Th sensul de referinta al i D se inerseaza 29

Caracteristicile de transfer in regiunea saturata pentru TEC cu canal p si canal n 30

Structura CMOS 31

32

33 33

34 34

3535

36

Capitolul al n-lea Circuite de polarizare n.1 Definitii; probleme specifice Pentru prelucrarea de semnale ariabile, aceste semnale trebuie spuprapuse peste componente continue care să stabilească punctul static de funcţionare într-o regiune conenabilă a caracteristicii dispozitiului utilizat. POLARIZARE totalitatea tehnicilor de circuit prin care se stabileşte un anumit punct static de funcţionare pentru un dispoziti 37

U BC I B I C U CE I G GD I D DS U BE I E GS I S IE IC + IB U U + U CE BC BE IC IS e IC β I B U BE T IS I I D G DS I D + I K 0 G GD + GS ( ) GS Th 2 PSF ( ) PSF ( ) I C, U CE I D, DS 38

n.2 Circuite de polarizare realizate cu componente discrete pentru tranzistorul bipolar cu jonctiuni Circuitul simplu de polarizare R B I B U BE R C I C Q (a) U CE CC R B DI U D I B U BE R C β I B I C (b) U CE CC I B CC I C U CC D U R B R D B I B ; dacã β I β B CC CC R B > U U D D CC R C I C + U CE U CE CC R C β CC U R B D 39

Circuitul de polarizare cu rezistor in emitor 40

Proiectarea pentru stabilitate specificată a punctului static de funcţionare I T T CC UD ( TMIN ) C( MIN) β( MIN) RB + [ β( TMIN) + 1] RE U T IC( TMAX) ( T CC D ( MAX ) β MAX) R + [ β( T ) + 1] R B MAX E U CE Circuitul de polarizare cu rezistor in emitor ( T ) MAX CC R C + β ( TMAX ) + β( T ) MAX 1 R E I C ( T ) MAX 41

Circuitul de polarizare cu diizor de tensiune în bază şi rezistor în emitor R B1 R B2 I B U BE I C R C U CE R E I E CC I B D C β RB + ( β + 1) RE β U R + + 1 R I β CE CC C E C R B1 R B R B1 R B2 B CC R B2 /(R B1 +R B2 ) I C R C CC R B R B I B U CE CC R B2 B B U BE R E I E 42

n.3 Circuite de polarizare realizate cu componente discrete pentru tranzistorul cu efect de camp 43

n.4 Circuite de polarizare specifice circuitelor integrate analogice 44

Oglinda de curent simplă Surse de curent cu TBJ I REF I O I C2 I BE1 BE2 C1 I C2 I C2 I B1 I B2 Q 1 Q 2 A 2 A I 2 I Q1 Q2 S1 S2 ic IS e BE T BE1 BE2 ( β ) I I 1 + 2I βi + 2I + 2 I REF C B B B B IC 2 I 1 C2 I O β I β + 2 REF β I I I O C2 β B I O 1 1+ 2 1 β I B 0 I REF 45

Oglinda de curent simplă Rezistenta de iesire i C BE4 BE3 BE2 BE1 - A 0 CE b i b r π + - g m be i c r o c r o I A C i e e 46

Oglinda de curent simplă Rezistenta de iesire 47

Structură de polarizare care realizează rapoarte între curenţi Q 5 Q 6 1 1 + CC - I REF I 2 I REF /2 I 3 3 I REF /2 I 4 I 6 I 4 I REF 2 1 3 2 Q 3 Q 4 Q 1 Q 2 + EE - 48

Surse de curent cu TEC Oglinda de curent simplă 49

Etaje elementare de amplificare 1 Etaje elementare de amplificare cu tranzistoare bipolare cu jonctiuni Deoarece tranzistorul bipolar cu joncţiuni are trei terminale, unul dintre acestea a fi comun intrării şi ieşirii. Se or deosebi trei conexiuni elementare: - emitor comun (EC); -bază comună (BC); - colector comun (CC). Identificarea conexiunii se referă la regimul ariabil şi, în consecinţă, se a realiza utilizând o schemă echialentă în regim ariabil. În curent continuu nu este obligatoriu să existe un terminal la masă. Analiza etajelor elementare se a efectua în bandă, utilizînd modelul π-hibrid simplificat. Se or urmări câţia dintre parametrii caracteristici amplificatoarelor, cum ar fi: amplificarea de tensiune, rezistenţa de intrare şi rezistenţa de ieşire. 50

R g g R i i C B Etaj elementar de amplificare cu tranzistor bipolar în conexiunea emitor comun R B1 R B2 R E R C Q C E C L o R o R L + CC - I B UB C RB + ( β + 1) RE β U R + + 1 R I β CE CC C E C B CC R R R // R R B B1 B2 B2 + R B1 B2 Punctul static de functionare R B1 R B2 I B U BE I C R C I E Q R E U CE CC 51

R g R i i C B R B1 R B2 R C Q C L o R o R L + CC - g R g R i i R B Q R C R o R L o a o i g R E C E R B R B1 R B2 R L R C R L g R g R i R it b i R B + r π c R ot - e g m be R C R L R o R L o g r m π I β g C m T Amplificarea de tensiune ( ) o gm be RC // RL a o gm R be i ' i L 52

g R g R i R it b i R B + r π c R ot - e g m be R C R L R o R L o g r m π I β g C m T Ri RB// RiT Rezistenta de intrare t R i t it i t t + r π - g m be R it T r π i t Ri RB// r π 53

g R g R i R it b i R B + r π c R ot - e g m be R C R L R o R L o g r m π I β g C m T R ot R o i t t Rezistenta de iesire R g R B + r π - g m be R C i t t R o t i t R C 54

R g g R i I i C B C Etaj elementar de amplificare cu tranzistor bipolar în conexiunea colector comun (repetor pe emitor) R B1 R B2 β R R E B B CC R R R // R Q C L ( β 1) o B UD + + R R B B1 B2 B2 + R B1 B2 + CC - R o E R L Punctul static de functionare R B1 R B2 I B U BE I C I E Q R E U CE CC β U R I + 1 I R β CE CC E E CC C E 55

Amplificarea in tensiune g R g R i i R it R B Q R o R ot R i R g R it b g i R B + r π - e c g m be R o R B R B1 R B2 R E R L o R ot R L R L (a) R E R L o (b) o ie RE RL ib + ic RE RL + r ( // ) ( ) ( // be ) g ( R // R ) 1 g r + m π 1 R R + β r r π m be E L ( // ) ( R // R ) be E L be E l π π 56

Amplificarea in tensiune g R g R i i R it R B Q R o R ot R i R g R it b g i R B + r π - e c g m be R o R B R B1 R B2 R E R L o R ot R L R L (a) R E R L o (b) i be + o ( β ) ( // ) 1 + + β rπ + + 1 RE R i be be ( RE // RL) r r π π L be 57

Amplificarea in tensiune a o i ( β + 1) ( RE // RL) + ( β + 1) ( // ) r R R π E L r π ( β + 1) ( β 1) R ' L + + R ' L Rezistenta de intrare i t R it be it rπ g g rπ i β i m be m t t t + r π - g m be R LR E R L R it ( ) ' ' t be L e t L t + R i rπ i + R β + 1 i i t π t r + ( ) ' β + 1 R L Ri RB// RiT 58

Rezistenta de iesire R g Ro RE // RoT R B + r π - g m be R ot t i t 1+ R 1 r π g + // R r π g m B i t be i t + + rπ t be g R ot t m r be π be 0 ( R // R ) g B ( ) r + ( R R ) g // B π g // B rπ + R R 1+ g r 1+ β R o m R E π // ( ) g// B r + R R π β + 1 59

g R g R g Etaj elementar de amplificare cu tranzistor bipolar în conexiunea baza comuna R i C E i R E R B R i R it Q Q R o R C L C R B1 I C R B R L I B o C B R B2 U BE CC RoT R o R C Q I E U CE R E CC g i R E R C R L o R L g R g R i i R it g m be RoT R o e - c R E r π R C + R L o b 60

g R g R i i R it g m be RoT R o e - c R E r π R C + R L o b Amplificarea in tensiune ( R // R ) g g R be i ' o C L m be m be L a o gm R i ' L 61

i t t R it g m be - r π + R L Rezistenta de intrare i t + be r be π + g t m be 0 Ri RiT // RE i t t 1 gm r + gm t + π 1 t + β r r r π π π t R it t rπ i β + 1 t Rezistenta de iesire R g R E - r π + R ot g m be R C R o i t t i t t R o R C 62

Etaj elementar de amplificare cu tranzistor bipolar în conexiunea emitor comun cu rezistenta de emitor nedecuplata R g R i i C B R B1 R B2 R C Q C L o R o R L + CC - g R g R i i R it R B Q R ot R o R C R L o g R E R E R g R i R it R ot R o g R B i + r π - g m be R E R C R L R L o 63

R g R i R it R ot R o g R B i + r π - g m be R E R C R L R L o Amplificarea in tensiune o i g be m be + r be π R ' L + g m be R E a o i g m R 1+ gm r 1+ r π ' L π R E r π + β R ' L ( β + 1) R E a R R ' L E 64

Rezistenta de intrare i t R it t + r π - g m be R L Ri RB // RiT be it rπ g g rπ i β i m be m t t R E ( ) i rπ + β + 1 R t t E Rezistenta de iesire R ot R o R C R it t rπ + ( β + 1) R i t E 65

2 Etaje elementare de amplificare cu tranzistoare cu efect de camp Etaj elementar de amplificare cu TEC MOS cu canal p initial în conexiunea sursa comuna 66

67

Etaj elementar de amplificare cu TEC MOS cu canal n indus în conexiunea poarta comuna 68

Etaj elementar de amplificare cu TEC-J cu canal n în conexiunea drena comuna (repetor pe sursa) 69