UNIVERZITET U TUZLI

FILOZOFSKI FAKULTET

Bipolarni tranzistori I

Dr. Sc. Asmir Gogic, docent

Tuzla, April 2015

P-I P-II

Tranzistor - osnove

Transistor ≡ Transfer Resistor.

Predstavlja poluprovodnicku strukturu sa dva pn spoja (bipolar )gdje je središnji poluprovodnik znatno tanji u odnosu na drugadva.

Svaki od poluprovodnika u bipolarnom tranzistoru ima posebnoime: emiter, baza i kolektor.

U zavisnosti od nacina polarizacije pn spojeva, bipolarnitranzistor može raditi u jednom o cetiri režima(podrucja)

Režim B-E pn spoj C-B pn spojPodrucje zapiranja inverzno inverznoAktivno podrucje direktno invertnoInverzno aktivno podrucje inverzno direktnoPodrucje zasicenja direktno direktno

P-I P-II

Tranzistor - osnove

Tranzistor kao pojacavaradi u aktivnom režimu dokkao prekidac radi u podrucjuzapiranja ili zasicenja.

U aktivnom režimu rada podutjecajem elektricnog poljau direktno polarizovanomB-E spoju, elektroniprelaze preko vrlo uskebarijere.

Elektroni u B-C predstavljaju manjiske nosioce koji moguprelaziti barijeru inverzno polazirovanog spoja B-C.

P-I P-II

Tranzistor - Struje

Struja emitera u aktivnom režimu rada je IE = IC + IB

UBE

UCE

n p n

E C

B IC

IE

IB

Ine Inc

P-I P-II

Tranzistor - Struje

Faktor injekcije emitera γ je:

γ =Ine

Ine + Ipe=struja nosilaca koje emiter injektuje u bazu

ukupna struja emitera

Transportni faktor baze je:

β∗ =Inc

Ine=struja nosilaca koji stignu do kolektora

struja nosilaca koji krenu iz emitera

Faktor strujnog pojacanja u spoju ZB

α =ICIE

=Inc

Ine + Ipe=Inc

Ine

Ine

Ine + Ipe= γβ∗

Faktor strujnog pojacanja u spoju ZE

β =ICIB

=ICIE

IEIE − IC

=α

1− α

P-I P-II

Tranzistor - Struje

Struja kolektora je:

IC = αIE + ICB0

Struja emitera je:

IC = βIB + ICE0

ICB0 predstavljaju inverzne struje zasicenje pn spojevaC-B.

ICE0 predstavlja inverzna struja zasicenja kada je IB = 0.

Veza izmedu inverznih struja zasicenja je

ICE0 =ICB0

1− α

a veza izmedu koeficijenata strujnog pojacanja

β =α

1− α

P-I P-II

NPN Tranzistor - Polarizacija u aktivnom režimu rada

Granica aktivnog režima rada je UCB = UCE − UBE = 0V

P-I P-II

Tranzistor - Spojevi i karakteristike

U zavisnosti od toga koja je zajednicka elektroda zaulazni/izlazni dio elektricnog kruga, razlikujemo sljedece spojeve

Spoj Ulaz Ulazni napon Izlaz Izlazni naponZB E U

EBC U

CB

ZE B UBE

C UCB

ZC B UBC

E UEC

Zavisnost izmedu struja i napona u tranzistoru predstavljajuulazne i izlazne karakteristike.

Ulaznu karakteristika tranzistora predstavlja zavisnost ulaznestruje od ulaznog napona pri konstantnom izlaznom naponu.

Izlazna karakteristika tranzistora predstavlja zavisnost izlaznestruje od izlaznog napona pri konstantnoj ulaznoj struji.

P-I P-II

Tranzistor - Karakteristike

S obzirom na cinjenicu da karakteristiku snimamo za konkretnuvrijednosti konstantne velicine (napon ili struja), govorimo ofamiliji karakteristika.

P-I P-II

Tranzistor - Elektricno kolo za mjerenje karakteristika

P-I P-II

Tranzistor - Jednosmjerni režim rada

Tranzistori kao pojacavac radi u aktivnom režimu.

Struje i naponi moraju biti takve da tranzistor ne izade izaktivnog režima rada kada na ulaz dovedemo naizmjenicnisignal (izoblicenje signala).

Osiguravanje prethodnog uslova zahtjeva ispravnu polarizacijukao i odgovarajucih vrijednosti napona i struja.

Rezultat pravilne polarizacije je linearni odnos izmedu struja inapona u tranzistoru.

U cilju izrade robusnog pojacavaca, struje i naponi tranzistorane bih trebali zavisiti od parametara tranzistora (idealnasituacija).

Pojacanje signala ostvaruje se na racun energijeistosmjernog izvora.

Najcešce korišten spoj pri realizaciji pojacavaca sa bipolarnimtranzistorom je spoj sa zajednickim emiterom ZE.

P-I P-II

Tranzistor - Jednosmjerni režim rada

Tranzistori kao pojacavac radi u aktivnom režimu.

RB = R1·R2

R1+R2UBB = R2 · I = R2 · UCC

R1+R2

UBB − UBE = RBIB +REIE ⇒ IB = UBB−UBE

RB+RE ·(β+1)

UCC − UCE = RCIC +REIE ⇒ IC = β · IB

P-I P-II

Tranzistor - Radna tacka

UCE = UCC−RCIC−RE(IB+IC) (F)

Radna tacka tranzistoraodredena je sa triparametra

Strujom bazeStrujom kolektoraNaponomkolektor-emiter

Drugacije zapisano radnatacka tranzistora jeQ(IB, IC , UCE)

Radna tacka tranzistora leži na radnom pravcu definiranomjednacinom (F)

P-I P-II

Tranzistor - Zavisnost parametara

Parametri pojacavaca zavise od

Temperature okoline,Radnog vijeka tranzistora (radnih sati)Nivoa elektromagnetskog zracenja,Stabilnosti napona napajanja,Drugih vanjskih faktora.

Stoga se izvodi jedan od oblika stabilizacije radne tacketranzistora

Linearna stabilizacija,Pozistorska stabilizacija,Diodna stabilizacija.

P-I P-II

Tranzistor - Darlingtonov spoj

Kaskadna veza dva tranzistora (NPN ili PNP)

Strujno pojacanje približno β2

P-I P-II

Tranzistor - Darlingtonov spoj

Omogucuje upravljanje malim strujama, potrošacima velikingsnaga.

Struja Darlingtonovog tranzistora jednaka je struji TR2.

Glavni nedostatak Darlingtonovog tranzistora je veliki padnapona spoja B-E u podrucju zasicenja (u opsegu od 0.6 Vdo 1.5 V)

P-I P-II

Tranzistor - Darlingtonov spoj - integrirani sklop