L. Fišer: Počítačové aplikace
Bipolární tranzistor
Bipolární tranzistor - struktura
• Tranzistor (angl. transistor) = transfer resistor • bipolární = na přenosu proudu se podílejí jak elektrony, tak díry • je tvořen dvěma přechody na jednom základním monoktystalu • Emitorový přechod s obvykle polarizuje v propustném směru, kolektorový ve směru závěrném 27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
1
• Typ polovodičů určuje typ tranzistoru
27.2.2008
Princip práce tranzistoru
Základy elektroniky - 4. přednáška
2
Princip práce tranzistoru Vodní přirovnání
Proud, (elektrony tečou opačně)
Malým proudem báze ovládám mnohem větší proud kolektoru
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
3
Zapojení SE β=
IC = I B ⋅ β
Zesílení
Malý vstupní a velký výstupní odpor
27.2.2008
β=
Základy elektroniky - 4. přednáška
RVST =
IC IE
IC =β IB
AI (dB ) = 20 * log
IC IB
Napěťové AU =
U Out U Inp
AU (dB ) = 20 * log
U Out U Inp
Výkonové AP =
U Out ⋅ I C U Inp ⋅ I B
AP (dB ) = 10 * log
4
Zapojení SC
α 1−α
Proudové AI =
Základy elektroniky - 4. přednáška
27.2.2008
U VST IB
RVÝST =
U VÝST IE
Velký Malý
Out
U Out ⋅ I C U Inp ⋅ I B 5
AU = 1
AP (SC ) < AP ( SE )
AI = IC / IB = β
PC = U CE ⋅ I C + U BE ⋅ I B
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
6
1
L. Fišer: Počítačové aplikace
Tři základní zapojení tranzistoru
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
Soustava charakteristik - SE
7
Druhy tranzistorů
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
8
Zesilovací stupeň - pracovní bod Výkonová ztráta
• Univerzální - zesilovací stupně – PC je 50 až 500 mW – UCE do 30 až 50 V – IC do 500 mA
Na příklad KU611
• Výkonové
ICmax = 3 A UCEmax = 50 V Ptot = 10 W
– PC je jednotky až stovky W – UCE do 50 až 150 V – IC je jednotky až desítky A
• Vysokofrekvenční PC do 1 W, fmax do 500 MHz • Spínací - optimalizovány na rychlé změny 27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
9
27.2.2008
Zesilovací stupeň - pracovní bod a
mez velkých nelinearit
b
mez velkých nelinearit
Základy elektroniky - 4. přednáška
10
Nastavení pracovního bodu
ICmax mezní hodnota tranzistoru UCmax mezní hodnota tranzistoru PCmax mezní hodnota tranzistoru PO
27.2.2008
Ptracovní oblast
Základy elektroniky - 4. přednáška
11
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
12
2
L. Fišer: Počítačové aplikace
Spínací tranzistory
Spínací tranzistory ib
td tr ts tf
ib
ic
ton celková zapínací doba = td + tr
Požadavek je krátký spínací čas a a malé saturační napětí UCEsat A1, B1 A2, B2 A3, B3
saturační režim (malý úbytek napětí, pomalý) proudový spínací režim (větší úbytek napětí, rychlejší, obtížně se nastavuje) lavinový režim (nejrychlejší, velký úbytek napětí)
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
td tr
13
zpoždění impulsu (delay time) doba čela impulsu (rise time) přetah impulsu (storage time) týl impulsu (fall time)
ts tf
27.2.2008
Darlinktonovo zapojení
toff celková vypínací doba = ts + tf
Základy elektroniky - 4. přednáška
14
Pouzdra tranzistorů
β D = βT 1 ⋅ βT 2 U CE − D = U CE −T 1 + U CE −T 2 RVST − D = RVST −T + RVST −T 2 ⋅ β T 1
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
15
27.2.2008
Fyzické provedení
Základy elektroniky - 4. přednáška
16
Značení tranzistorů • První písmeno – A (G) – B (K)
germaniový tranzistor křemíkový tranzistor
• Druhé písmeno – – – – – –
NPN tranzistor, vytvořený v epitaxní vrstvě 27.2.2008
C D F L S U
nízkofrekvenční tranzistory nízkofrekvenční výkonový tr. vysokofrekvenční tranzistory vysokofrekvenční výkonové tr. spínací tranzistory spínací výkonové tr.
• třetí písmeno neoznačuje přímo techn. param Základy elektroniky - 4. přednáška
17
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
18
3
L. Fišer: Počítačové aplikace
Značení tranzistorů - příklady
Příkl. použití - sériový stabilizátor
BC168 A, BC168 B, BC168 C BC108 A, BC108 B, BC108 C
SE
– jeden a ten samý tranzistor křemíkový pro nízkofrekvenční zesilovače a všeobecné použití – liší se pouzdrem 108 x 168 – liší se zesílením (β) A≈od 170, B≈od 290, C≈od 500
KC 508 nízkofrekvenční NPN tranzistor Tesla - křemíkový KU 611 spínací výkonový NPN tranzistor Tesla - křemíkový GC 507 nízkofrekvenční PNP tranzistor Tesla - germaniový 27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
19
Příkl. použití - darlinkton
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
20
Příkl. použití - darlinkton, zesil. odch.
SE SE
SC
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
21
Příkl. použití - NF zesilovač
27.2.2008
22
Příkl. použití-kapacitně vázaný zes. SC
SC
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
Základy elektroniky - 4. přednáška
23
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
24
4
L. Fišer: Počítačové aplikace
Příkl. použití-stejnosměrně vázaný zes.
Příkl. použití - komplementár
Vstup = báze T1 Výstup C nebo E T2 Odporem RZP1 se nastavuje zesílení celého stupně
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
25
Příkl. použití - oscilátor
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
26
Příkl. použití - spínač LED, relé...
27
Příkl. použití - multivibrátor
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
28
Příkl. použití - Schmitův KO vykazuje hysterezi
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
29
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
30
5
L. Fišer: Počítačové aplikace
Příkl. použití - diferenční zesilovač principiální sch.
27.2.2008
Základy elektroniky - 4. přednáška
31
6
