ii semestar (2+2+1) nastavnik: prof. dr dragan pantić...
TRANSCRIPT
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 3
Polaganje ispita
Ocena – maksimalan broj poena je 100
Predispitne obaveze Završni ispit
Aktivnost u toku predavanja 5 Pisani deo ispita 25
Domaći zadaci, testovi, ... 5 Usmeni deo ispita 25
Laboratorijske vežbe 10
Kolokvijum I
Kolokvijum II
15
15
S 50 S 50
Ocena 10 – od 96 – 100 poena
9 – od 86 – 95 poena
8 – od 76 – 85 poena
7 – od 66 – 75 poena
6 – od 55 – 65 poena
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 4
5 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Elementarni poluprovodnici u
periodnom sistemu elemenata
Dijamantska kristalna struktura Si
5/28/2012
Elektronske komponente -
Pasivne komponente 6
7 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Šematski prikaz Si atoma u ravni
(atomski broj silicijuma je 14)
KOVALENTNA HEMIJSKA VEZA
Sopstveni poluprovodnik
5/28/2012 Osnovne osobine poluprovodnika 8
9 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Sopstvena
koncentracija nosilaca
naelektrisanja ni
Slobodni elektroni n0 i
šupljine p0
Uticaj temperature na
generisanje nosilaca i
rekombinaciju
Na svakoj temperaturi se
uspostavlja ravnoteža
Kod “čistog” Si uvek važi
da je n0 = p0 = ni
ni = 1.13 1010 cm-3 na
T=300K
10 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Energetske zone duž jednog pravca u
“čistom” (sopstvenom) Si na T = 0K
11 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
12 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Širina zabranjene zone Provodna i valentna zona
su razdvojene nizom
energetskih nivoa koje
elektron ne može zauzeti
– zabranjena zona
Predstavlja najmanju
energiju koju je potrebno
dovesti elektronu u
valentnoj zoni da bi on
“prešao” u provodnu zonu
Širina zabranjene zone
se smanjuje sa
povećanjem temperature
13 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Primesni poluprovodnici
Električna svojstva poluprovodnika u najvećoj meri zavise od prisustva nekih stranih elemenata, primesa.
Primese su uvek prisutne u poluprovodniku
Od posebnog značaja su primese koje mi u poluprovodnik unosimo kontrolisano
Koncentracije primesa su u opsegu od 1014cm-3
do 1022cm-3
Primese su najčešće trovalentni ili petovalentni atomi.
14 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Poluprovodnici n-tipa
Dodajemo petovalentne atome
P, As, Sb
Ove primese “daju” elektrone pa se zato nazivaju donorske primese ili donori
ND koncentracija donora
Koncentracija šupljina je daleko manja
n0 je približno jednako ND
Elektroni su većinski a šupljine manjinski nosioci naelektrisanja u n-tipu poluprovodnika
ED donorki nivo u blizini dna provodne zone
15 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
16 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Poluprovodnici p-tipa Dodajemo trovalentne atome
B, Al, Ga, In
Ove primese “primaju” elektrone kako bi dopunili kovalentnu vezu pa se zato nazivaju akceptorske primeseili akceptori
NA koncentracija akceptora
Koncentracija šupljina je daleko manja
p0 je približno jednako NA
Šupljine su većinski a elektroni manjinski nosioci naelektrisanja u p-tipu poluprovodnika
EA akceptorski nivo u blizini vrha valentne zone
17 5/28/2012
Osnovne osobine
poluprovodnika
Sopstveni poluprovodnik
Broj slobodnih elektrona n0 je jednak broju
slobodnih šupljina p0
n0 = p0 = ni = pi
kT
EEN
kT
EENn VFi
v
FiC
ci expexp
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 19
N-tip poluprovodnika
P-tip poluprovodnika
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 20
pn-spoj
ANODAKATODA
Planarna epitaksijalna dioda
(manja redna otpornost i veći probojni napon)
Strujno-naponska karakteristika
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 26
27 5/28/2012 Diode
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 28
Struktura BJT
5/28/2012 29
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 30
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Struje kroz BJT tranzistor
5/28/2012 31
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 32
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 33
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 34
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 35
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Polarizacija npn i pnp bipolarnog tranzistora
5/28/2012 36
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
Kolektorska struja
5/28/2012 37
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 38
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!!
5/28/2012 39
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
5/28/2012 40
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
IC=8mA
VCE=3.5V
RC=375W
5/28/2012 41
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)
Pregled: Bipolarni tranzistori
CUTOFF:
Pregled: Bipolarni tranzistori
SATURACIJA:
Električni model tranzistora Osnovni model se zove Ebers-Molov model
U normalnom režimu rada, kada je emitorski spoj direktno, a kolektorski spoj inverzno polarisan, spoj kolektor-baza predstavljamo strujnim izvorom koji zavisi od vrednosti napona VBE izmađu baze i emitora.
S obzirom da je IC = IE + IB ≈ IE, a struja IE je struja direktno polarisanog emitorkog 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
5/28/2012 45
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012 46
Elektronske komponente -
Pasivne komponente
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 47
Struktura MOS tranzistora
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 49
Vrste MOS tranzistora
N-kanalni MOS tranzistor
P-kanalni MOS tranzistor
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 54
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 56
Struja između sorsa i drejna ne prestaje i kada se kanal
prekine, jer se MOS tranzistor ponaša kao bipolarni tranzistor
u stanju prodiranja
5/28/2012
Elektronske komponente -
Obnavljanje - Aktivne komponente 58
22 )(2)(22
DDTGnDDTG
ox
oxn
D VVVVVVVVLt
WI b
TRIODNA OBLAST
2TGnD VVI bOBLAST ZASIĆENJA
Grafička konstrukcija prenosnih karakterisika n-
kanalnog MOS tranzistora na osnovu poznatih
izlaznih karakterisika
Ekvivalentno kolo MOS tranzistora
za male signale i niske učestanosti
Parazitne kapacitivnosti u n-kanalnom MOS tranzistoru
Parazitne kapacitivnosti u n-kanalnom MOS tranzistoru
Ekvivalentno kolo MOS tranzistora za
male signale i visoke učestanosti