Curs 10 TRANZISTOARE. TRANZISTOARE IPOLARE
CUPRINS Tranzstoare Clasfcare Prncpu de funcțonare ș regun de funcțonare Utlzarea tranzstorulu de tp n. Caracterstc de transfer Utlzarea tranzstorulu de tp p. Caracterstc de transfer Tranzstoare bpolare Smbolur Structura smplfcată Caracterstc de ntrare, eșre ș transfer Regun de funcțonare Curenț prn T Saturața T Punct statc de funcțonare 2
Tranzstoare Dspoztve semconductoare actve (cu tre termnale) Prncpul de funcţonare: utlzarea une tensun (de comandă) pentru a controla ntenstatea curentulu de eşre (de execuţe). Tranzstoarele: surse de curent comandate în tensune (SCCT) Tranzstoare: componente esenţale pentru orce crcut electronc Intel 4004, 1971, 10µ, 14mm 2, 2.300 tranzstoare Procesorul Pentum4: ~ 43.5 mloane tranzstoare (cu efect de câmp) IM z13, (6-to-8 core), 2015, 22nm, 3.990 mloane tranzstoare 3
Tranzstoare Clasfcare Tranzstoare cu efect de câmp Metal-Oxd-Semconductor Tranzstoare bpolare cu joncţun 4
Tranzstoare Prncpu de funcțonare ș regun de funcțonare Tranzstorul sursă de curent comandată nelnară exponențală T pătratcă - TMOS Modelul în cc sursă deală de curent comandată în tensune Tp n -TECMOS cu canal n -T npn Tp p -TECMOS cu canal p -T pnp Tensune de prag 5
Tranzstoare Utlzarea tranzstorulu de tp n. Caracterstc de transfer De ce este necesară R? Mărm de eșre: I O, V O CST: I O (V CT ), V O (V CT ) almentare sere cu sursă de tensune almentare paralel cu sursă de curent 6
Tranzstoare Utlzarea tranzstorulu de tp n. Caracterstc de transfer V CT < V Pn, T n blocat, I O =I T =0 V CT > V Pn, T n conduce, I O =I T >0 V Al =RI O +V O ; V O = V Al - RI O V CT, I O, V O V O,mn = 0 I Oex V R Al 7
Tranzstoare Utlzarea tranzstorulu de tp n. Caracterstc de transfer Două regun extreme, regun pasve: - blocare (b) I T =0; V O >0; comutator deal blocat. - conducţe extremă (cex) I T =I Oex ; V O =0; comutator deal în conducţe. O regune ntermedară: - regunea actvă drectă (a F ); amplfcator V CT <V Pn ș V CT >V CTex tranzstorul - regm de comutare V CT (V pn ; V CTex ), - tranzstorul - regm de amplfcare 8
Tranzstoare Utlzarea tranzstorulu de tp p. Caracterstc de transfer - blocare (b) VCT V PP - conducţe extremă (cex) - regunea actvă drectă (a F ) VCT V CTex V CTex V CT V PP 9
Tranzstoare Cne determnă granța dntre regun? Tn Tp granţa (b) - (a F ) tranzstorul prn tensunea de prag granța (cex) - (a F ), V CT =V CTex tranzstor, R ş V Al : o T prn funcţa I T (V CT ) o R ş V Al prn valoarea extremă a curentulu de eșre I Oex V R Al 10
Tranzstoare Exemplu ) V Al =10V; R=1KΩ ) V Al =15V; R=1kΩ ) V Al =10V; R=2,5kΩ (b), (a F ), (cex)? 11
Tranzstoare bpolare - T Tp n T npn Tp p T pnp Smbolur Smbolur uzuale Ce vede un ohmmetru la termnalele T Exstă nteracţune între cele două dode 12
Tranzstoare bpolare - T Smbolur Tp n T npn Tp p T pnp Termnalele T se numesc: bază C colector E emtor Săgeata ndcă sensul poztv al curentulu prn tranzstor de la C la E (npn) ş de la E la C (pnp). 13
Tranzstoare bpolare - T Structura smplfcată T npn T pnp C E n p p n n+ p+ E C 14
Tranzstoare bpolare - T Structura smplfcată, tranzstor npn Efectul de tranzstor: Trecerea curentulu prntr-o joncţune polarzată nvers (bază-colector) datortă nteracţun e cu o joncţune polarzată drect (bază-emtor) stuată în medata e vecnătate. Obțnerea efectulu de tranzstor: regunea baze foarte îngustă; consderabl ma îngustă decât lungmea de dfuze a purtătorlor mnortar în bază; regunea de emtor ma puternc dopată decât regunea baze; regunle de emtor ş colector ma late decât lungmea de dfuze a purtătorlor mnortar în aceste regun. 15
Tranzstoare bpolare - T Caracterstca de ntrare, de transfer În regunea actvă drectă (a F ) I C I S e S e v V v V E T E T C =β β - factor de amplfcare în curent Caracterstca de ntrare Caracterstca de transfer 16
Tranzstoare bpolare - T Caracterstc de eșre I S =2 10-15 A ș β=100 Regunea actvă (a F ) C = β Saturaţe (cex) C < β V CEsat 0,2V I C S e v V E T locare (b) C = β =0 17
Tranzstoare bpolare - T Regun de funcțonare rareor folostă Regunea actvă nversă (a R ) Regunea de saturațe (cex) v E >0.6V v C >0.6V Observațe: v E <0.6V v C <0.6V Regunea de blocare (b) Regunea actvă drectă (a F ) v E >0.6V v C <0.6V tranzstorul să nu fe polarzat foarte aproape de orgnea sstemulu de axe sau de una dntre axe. Modur de utlzare în comutare - (b) (cex) amplfcator - (a F ), eventual (a R ) 18
Tranzstoare bpolare - T Curenț prn T E C În toate regunle de funcțonare În regunea actvă (a F ), cu C = β E ( 1) E E 1 1 C C C (1 ) C Relaţle nu sunt valable la saturaţa T (cex) unde C < β 19
Tranzstoare bpolare - T Lmtarea curentulu de comandă joncţune în crcutul de comandă se mpune folosrea une rezstenţe sere în crcutul bază-emtor pentru stablrea (lmtarea) curentulu de bază, fe în bază, fe în emtor v Co v R E v E 0. 7V E v Co v R E E 20
Tranzstoare bpolare - T Saturața T Valorle rezstoarelor ş surselor de almentare astfel încât tranzstorul să lucreze în regunea dortă. T poate f prvt ș ca o sursă de curent comandată prn curent după relaţa C =β în (a F ). sat Cex 21
Tranzstoare bpolare - T Punct statc de funcțonare Q Punct statc de funcțonare Q un punct de pe caracterstca de eșre C (v CE ) a T Parametr Q I C ș V CE Q(I C, V CE ) se află la ntersecţa drepte de sarcnă cu caracterstca corespunzătoare tensun v E Dreapta de sarcnă: v CE =V Al -R C C 22
Tranzstoare bpolare - T Punct statc de funcțonare Q Q 2 (I C2, V CE2 ) v Co v R E C v CE V Al R C C 23
Tranzstoare bpolare - T Problemă: A. În ce regune se află T ș care este PSF Q(V CE, I C ) pt R =50k cu ) v Co =0.4V; ) v Co =1.7V; ) v Co =5V Rezolvare: ) deoarece v Co =0.4V < V P =0.6V T-(b) Q(12V; 0mA) ) v Co >V P T fe în (a F ) fe în (cex). Vom consdera v E =0.7V în conducţe ş β=100. Presupunem T în (a F ) astfel ca C =β. Se compară cu Cex /β. Dacă > Cex /β, T - (cex), dacă < Cex /β, T - (a F ) 24
Tranzstoare bpolare - T Cex v V Al Co v RC v R CEsat E 12 0,2 5.9 2 1,7 0,7 0.02 50 ma ma Cex 5,9 100 0.059 ma Cex Cum =20μA 59 μa, T este în (a F ) v CE C V Al 1000,02 R C C 2mA 12 22 8V PSF Q(8V, 2mA) v C v E v CE 0.7 8 7.3V 0.6V 25
Tranzstoare bpolare - T ) v Co v R E 5 0.7 50 0.086mA Cum =86µA> Cex /β=59µa, rezultă că T este în (cex); v E 0.8V; v C =v Esat -v CEsat 0.8V-0.2V=0.6V=V P Puteam rezolva problema presupunând T în (a F ) C =β =8.6mA v CE =V Al - R C C =12-2 8.6=-5.2V Evdent o valoare mposblă (v CE nu poate f decât poztvă) dec presupunerea făcută este falsă. Aşadar T este în (cex) Pentru determnarea PSF se consderă: V I CE C v Cex CEsat 0.2V 5.9mA Q(0.2V; 5.9mA) 26
C9 Actvtate curs - P9. Se dau v Co =2.7V ş β(25 200). Să se determne domenul R astfel încât T ) (a F ); ) (cex). 27
Ce am învățat az despre tranzstoare ș tranzstoare bpolare? C9 Tranzstoare Clasfcare Prncpu de funcțonare ș regun de funcțonare Utlzarea tranzstorulu de tp n. Caracterstc de transfer Utlzarea tranzstorulu de tp p. Caracterstc de transfer Tranzstoare bpolare Smbolur Structura smplfcată Caracterstc de ntrare, eșre ș transfer Regun de funcțonare Curenț prn T Saturața T Punct statc de funcțonare 28