![Page 1: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/1.jpg)
BIPOLARNI TRANZISTOR
![Page 2: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/2.jpg)
NPN bipolarni tranzistor se sastoji od dva pn spoja u konfiguraciji
n+pn, pri čemu je baza uska tako da onemogućava kompletnu
rekombinaciju ubačenih sporednih nosilaca (elektrona).
Elektrode su: emitor, baza i kolektor (emitter, base, collector).
![Page 3: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/3.jpg)
Elektrode su: emitor, baza i kolektor (emitter, base, collector).
PNP bipolarni tranzistor se sastoji od dva pn spoja u konfiguraciji
p+np, pri čemu je baza uska tako da onemogućava kompletnu
rekombinaciju ubačenih sporednih nosilaca (šupljina).
![Page 4: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/4.jpg)
U zavisnosti od direktne ili inverzne polarizacije BE i BC spojeva,
razlikujemo četiri režima rada:
Direktan aktivni režim VBE > 0 (direktna) VBC < 0 (inverzna)
Režim zasićenja VBE > 0 (direktna) VBC > 0 (direktna)
Inverzni aktivni režim VBE < 0 (inverzna) VBC > 0 (direktna)
Režim zakočenja VBE < 0 (inverzna) VBC < 0 (inverzna)
![Page 5: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/5.jpg)
Polarizacija bipolarnog tranzistora u direktnom aktivnom režimu
omogućava protok struje od kolektora ka emiteru, pri čemu se
veličina struje kontroliše pomoću baze.
![Page 6: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/6.jpg)
Direktno polarisan BE spoj ubacuje elektrone iz emitora u bazu,
i šupljine iz baze u emitor.
![Page 7: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/7.jpg)
Bazna struja ubacuje šupljine u bazu, gde se rekombinuju sa
elektronima ubačenim iz emitora i time određuju broj elektrona
koji će biti prebačen u kolektor.
![Page 8: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/8.jpg)
Inverzno polarisan BC spoj prebacuje nerekombinovane
elektrone iz baze u kolektor, gde formiraju kolektorsku struju.
![Page 9: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/9.jpg)
InC = smer kretanja elektrona u kolektoru
InE = smer kretanja elektrona u emiteru
IrB = smer kretanja elektrona u bazi (rekombinacija)
IrB = smer kretanja šupljina u bazi (rekombinacija)
IpE = smer kretanja šupljina u emiteru
![Page 10: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/10.jpg)
iCe = kolektorska struja elektrona
iEe = emiterska struja elektrona
iCBO = inverzna struja zasićenja BC spoja
iBr = struja šupljina koja podržava rekombinaciju u bazi
iEp = emiterska struja šupljina
![Page 11: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/11.jpg)
α = koeficijent strujnog pojačanja od emitora do kolektora
(tipično između 0.95 i 0.999).
β = koeficijent strujnog pojačanja od baze do kolektora (tipično
između 20 i 1000)
![Page 12: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/12.jpg)
Zavisnost strujnog pojačanja β npn tranzistora od kolektorske
struje i temperature.
![Page 13: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/13.jpg)
nnE = koncentracija elektrona u emitoru
pnE = koncentracija šupljina u emitoru
np = koncentracija elektrona u bazi
pp = koncentracija šupljina u bazi
nnC = koncentracija elektrona u kolektoru
pnC = koncentracija šupljina u kolektoru
![Page 14: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/14.jpg)
Elektroni su sporedni nosioci u bazi i uglavnom se kreću difuzijom.
![Page 15: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/15.jpg)
Naelektrisanje elektrona u bazi sa vremenom života τb je:
Struja IB1 podržava rekombinaciju elektrona u bazi.
Struja IB2 prebacuje šupljine iz baze u emiter.
![Page 16: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/16.jpg)
Ukupna bazna struja IB je:
Pošto su i IC i IB proporcionalne istom eksponentu, može se
uvesti izraz za strujno pojačanje od baze do kolektora:
![Page 17: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/17.jpg)
Transportni faktor Efikasnost emitora
![Page 18: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/18.jpg)
Mala promena bazne struje izaziva veliku promenu kolektorske
struje, time veliku promenu napona na kolektorskom otporniku i
pojačavački efekat.
![Page 19: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/19.jpg)
Mala promena bazne struje izaziva veliku promenu kolektorske
struje, time veliku promenu napona na kolektorskom otporniku i
pojačavački efekat.
![Page 20: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/20.jpg)
Na slici je prikazana polarizacija konstantnom strujom bazom.
Tranzistor je direktno polarisan ako postoji kontura koja direktno
polariše BE spoj. Ako tranzistor nije u zakočenju ili zasićenju,
već u direktnom aktivnom režimu, važe sledeće formule:
![Page 21: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/21.jpg)
Tranzistor je u zasićenju kada se napon VCE smanji na napon
zasićenje VCES ~ 0.2V, kada je BC spoj direktno polarisan.
![Page 22: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/22.jpg)
Tranzistor je zakočen kada je kolektorska struja nula.
U zasićenju:
![Page 23: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/23.jpg)
Napon VCE se može povećavati dok na inverzno polarisanom
BC spoju ne nastupi proboj, nakon čega kolektorska struja
naglo raste zajedno sa disipacijom, tako da može doći do
uništenja tranzistora.
![Page 24: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/24.jpg)
M = multiplikacioni
faktor
3 < n < 6
![Page 25: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/25.jpg)
![Page 26: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/26.jpg)
Uslov proboja za beskonačnu kolektorsku struju.
![Page 27: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/27.jpg)
Sa povećanjem napona VCB inverzne polarizacije BC spoja se
širi oblast prostornog tovara na BC spoju, čime se smanjuje
širina baze, povećava gradijent koncentracije elektrona kao
sporednih nosilaca u bazi i time povećava difuziona struja.
![Page 28: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/28.jpg)
Napon VCE se može povećavati dok na inverzno polarisanom
BC spoju ne nastupi proboj, nakon čega kolektorska struja
naglo raste zajedno sa disipacijom, tako da može doći do
uništenja tranzistora.
![Page 29: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/29.jpg)
Mali signal u elektronici je naizmenični električni signal čija je
amplituda mnogo manja od vrednosti jednosmernih napona i
struja u kolu.
Trenutne vrednosti napona i struje u kolu će biti odgovarajuće
zbiru jednosmerne i naizmenične komponente prema principu
superpozicije.
![Page 30: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/30.jpg)
Vremenski dijagrami naizmeničnog ulaznog i izlaznog signala su:
![Page 31: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/31.jpg)
Radna tačka se postavlja približno na sredinu radne prave da bi
se smanjila izobličenja.
![Page 32: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/32.jpg)
![Page 33: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/33.jpg)
Transkonduktansa tranzistora se definiše za male promene
struje IC i napona VBE kao:
![Page 34: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/34.jpg)
Ulazna otpornost tranzistora se definiše za male promene
struje IB i napona VBE kao:
![Page 35: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/35.jpg)
Izlazna otpornost tranzistora se definiše za male promene
struje IC i napona VCE kao:
![Page 36: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/36.jpg)
![Page 37: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/37.jpg)
Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana u
integralno kolo) sa pravi tako što se na jako dopirani supstrat
(osnovu) nanosi slabo dopirani epitaksijalni sloj koji služi kao
kolektor. Baza i emitor se formiraju uzastopnim difuzijama u
tom sloju, pri čemu dodatna p+ difuzija unutar baze obezbeđuje
bolji kontakt između tela baze i metalizacije.
![Page 38: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/38.jpg)
Bipolarni tranzistor kao integrisana komponenta (integrisana u
integralno kolo) sa pravi tako što se na slabo dopiranom
supstratu pravi epitaksijalni sloj u kome se zatim prave
uzastopne difuzije. Električna izolacija između integrisanih
komponenti se postiže spajanjem supstrata na najniži potencijal
u kolu, čime je pn spoj koji čine supstrat i epitaksijalni sloj
inverzno polarisan.
![Page 39: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/39.jpg)
![Page 40: BIPOLARNI TRANZISTOR - University of Belgradetnt.etf.bg.ac.rs/~ot2oe/Online predavanja/OE Bipolarni tranzistor.pdf · Bipolarni tranzistor kao diskretna komponenta (neintegrisana](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022052521/60a6f51fb356eb5e515901aa/html5/thumbnails/40.jpg)
BIPOLARNI TRANZISTOR