ii semestar (2+2+0) prof. dr dragan pantić, kabinet 337...

II semestar (2+2+0)

Prof. dr Dragan Pantić, kabinet 337

dragan.pantic@elfak.ni.ac.rs

2019 – Predavanje 11

http://mikro.elfak.ni.ac.rs

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 2

Sadržaj predavanja

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bpolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 4

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Bipolarni tranzistor je komponenta

koja ima tri izvoda

Šematski prikaz pojačanja

signala na ulazu

6/3/2019 5

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog

tranzistora – BJT (bipolar junction

transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 6

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Ilustrativni prikazi PNP i NPN bipolarnog tranzistora

6/3/2019 7

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 8

Struktura BJT

6/3/2019 9

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 10

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Diskretni BJT i način njegove montaže

6/3/2019 11

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 12

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bipolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 13

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

U oba slučaja, i kod NPN i kod PNP tranzistora, spoj BE (baza-emitor) je direktno,

a spoj BC (baza-kolektor) je inverzno polarisan!!

6/3/2019 14

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

BE – direktno polarisan spoj – oblast osiromašenja se sužava

BC – inverzno polarisan – oblast osiromašenja je proširena

6/3/2019 15

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 16

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

Iz jako dopiranog n-emitora, slobodni elektroni prolaze kroz BE spoj u p-bazu gde postaju manjinski nosioci

U slabo dopiranoj p-bazi broj šupljina je ograničen pa se samo mali broj elektrona rekombinuje –mala bazna struja elektrona!!

6/3/2019 17

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 18

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Princip rada NPN BJT

Najveći broj elektrona je zahvaćen uspostavljenim električnim poljem na inverzno polarisanom BC spoju i kolektorskim + naponom

Kolektorska stuja je mnogo veća od bazne struje – strujno pojačanje

6/3/2019 19

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 20

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Osnovna struktura bipolarnog tranzistora –

BJT (bipolar junction transistor)

Kako se polariše BJT?

Struje BJT

Parametri tranzistora

BJT kao pojačavač

BJT kao prekidač

6/3/2019 21

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Struje kroz BJT tranzistor

6/3/2019 22

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 23

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 24

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 25

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 26

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora

6/3/2019 27

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljena (zajednička) baza

6/3/2019 28

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljeni (zajednički) kolektor

6/3/2019 29

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Načini vezivanja bipolarnog tranzistora

Uzemljeni (zajednički) emitor

6/3/2019 30

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Koeficijent strujnog pojačanja

(DC bDC i DC aDC)

Odnos izlazne - kolektorske struje IC i ulazne -

bazne struje IB zove se koeficijent strujnog

pojačanja bDC:

Odnos kolektorske struje IC i emitorske struje IEzove se koeficijent strujnog pojačanja aDC:

Tipične vrednosti se kreću

od 20 do 200 i više!!

Tipične vrednosti se kreću

od 0.95 do 0.99, ali su uvek

manje od 1!!

6/3/2019 31

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Veza između koeficijentata strujnog pojačanja

tranzistora sa zajedničkim emitorom

a

ab

1

1E

C

E

C

CE

C

B

C

I

I

I

I

II

I

I

I

a

ab

1 b

ba

1

6/3/2019 32

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 33

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 34

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Strujno-naponska analiza

bipolarnog tranzistora

6/3/2019 35

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 36

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

BAZNO

KOLO

6/3/2019 37

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

KOLEKTORSKO

KOLO

Kolektorska struja

6/3/2019 38

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 39

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 40

PRIMER:

6/3/2019 41

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 42

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 43

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 44

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Primene bipolarnih tranzistora

Osnovne primene bipolarnih tranzistora

su:

kao pojačavačka komponenta u

pojačavačkim kolima,

kao prekidačka komponenta u

prekidačkim kolima.

6/3/2019 45

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao pojačavač

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 46

Pojačavačke osobine BT

Izborom izvora napajanja

Vcc i Vbb se obezbeđuju

naponi za rad BT u

aktivnom režimu

Otpornikom Rb se

podešava napon Vbe

Otpornikom Rc se definiše

radna prava

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 47

CE

CC

CC

C VRR

VI

1

ac napon Vin je superponiran dc naponu VBB

6/3/2019 48

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 49

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Kada se na bazu dovede naizmenični signal Vin jednosmernoj baznoj struji IBse superponira naizmenična komponenta ib(t) = Ibmsin(t)

(primer: amplituda Ibm = 35 A)

Pri pozitivnoj poluperiodi naizmeničnog signala povećava se i kolektorska struja (od tačke M u levo po radnoj pravoj do tačke A, u kojoj je Icm = bIbm = 200 35 A = 7 mA, odnosno u tački A kolektorska struja je ICA = ICM + Icm = 8 + 7 = 15 mA)

6/3/2019 50

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 51

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Pri negativnoj promeni naizmenične komponente bazne struje, kolektorska struja se po radnoj pravoj od jednosmerne radne tačke M smanjuje u desno do tačke B, u kojoj je

ICB = ICM - Icm = 8 - 7 = 1 mA

6/3/2019 52

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

IC=8mA

VCE=3.5V

RC=375W

6/3/2019 53

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Ako je promena bazne struje IB, promena kolektorske struje je IC = bIB (primer IB = 70 A, tako da je IC = 20070 A = 14 mA

Malom promenom ulazne struje moguće je ostvariti relativno veliku promenu izlazne struje, koja na otporniku RC stvara pad napona koji se dalje, na isti način, može povećavati

6/3/2019 54

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Dozvoljeno "pomeranje" radne tačke po radnoj

pravoj (a) i deformacija izlaznog signala kada

radna tačka "zalazi" i u oblast saturacije i u

prekidnu oblast (b)

6/3/2019 55

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

- oblasti rada -

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 56

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

Ulaz i baza su

uzemljeni – 0V

VBE< 0.7V

BE inverzno polarisan

BC inverzno polarisan

Tranzistor je zakočen

(cut-off oblast)

IC=0

Vout=VCE=VCC → 1

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 57

Bipolarni NPN tranzistor kao prekidač

Ulaz i baza su povezani

na VCC

VBE> 0.7V

BE direktno polarisan

BC direktno polarisan

Tranzistor vodi (fully-on

oblast)

Maksimalna IC struja

VCE=0 (idealna saturacija)

Vout=VCE → 0

6/3/2019

Elektronske komponente -

Pasivne komponente 58

Pakovanja bipolarnih tranzistora

6/3/2019 59

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 60

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 61

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model

U normalnom režimu rada, kada je emitorski spojdirektno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spojkolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisiod vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.

S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorskog spoja:

Direktno polarisani emitor-bazni spoj se na uprošćenom Ebers-Molovom modelu predstavlja diodom, sa strujom

IB = IC/(b+1)

T

BEsEC

U

VIII exp

6/3/2019 62

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

6/3/2019 63

Elektronske komponente -

Pasivne komponente

Testiranje ispravnosti tranzistora

6/3/2019 64

Elektronske komponente -

Pasivne komponente