ISŠT Mělník
Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0061
Označení materiálu
VY_32_ INOVACE_C.3.05
Název školy
Integrovaná střední škola technická Mělník, K učilišti 2566, 276 01 Mělník
Autor
Ing.František Moravec
Tematická oblast
Základy elektrotechniky
Ročník
2ME
Anotace
Zesilovače
Metodický pokyn
Frontální vyučování doplněné metodou průběžného kladení otázek pro objasnění probírané látky, po výkladu následuje zpětnovazební test pro ověření a zpevnění vyložené látky
Zhotoveno
květen 2012
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory TRANZISTOR •
Základní vlastností tranzistoru je schopnost zesilovat – malé změny napětí nebo proudu na vstupu mohou vyvolat velké změny napětí nebo proudu na výstupu
•
Zesilovací efekt tranzistoru byl objeven v roce 1947 týmem vědců ve složení, Bardeen, Brattain, Shockley a posléze i oceněn Nobelovou cenou Tento významný objev vedl k miniaturizaci elektronických součástek a také k neustálému zvyšováním koncentrace polovodičových součástek vztaženou na jednotku plochy Tranzistory tvoří základ všech moderních integrovaných obvodů, mikroprocesorů, chipů a pamětí
•
•
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Rozdělení tranzistorů
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Rozdělení tranzistorů a) • • •
Tranzistory bipolární (BJT – Bipolar Junction Transistor) Využívají oba druhy nosiče elektrického náboje (elektronů a děr) Velikost proudu mezi elektrodami C (kolektor) - E (emitor) závisí na velikosti proudu protékajícím obvodem řídící elektrody B (báze) Vstupní obvod BJT tranzistoru tvoří přechod báze-emitor zapojený v propustném směru a proto je jeho vstupní odpor poměrně malý. Podle typu zapojení SB, SE, SC se pohybuje cca od 10 do 1M. Tím dochází k zatěžování zdroje vstupního signálu a limituje jejich použití např. v oblasti velmi vysokých střídavých frekvencí
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Uspořádání polovodičových přechodů BJT tranzistorů Polovodičovou součástku tvoří: Dva přechody I.) P-N a II.) N-P u tranzistoru vodivosti P-N-P I.) N-P a II.) P-N u tranzistoru vodivosti N-P-N Tři vrstvy střední vrstva (elektroda) tranzistoru se nazývá báze - b krajní vrstvy (elektrody), o stejné vodivosti, se nazývají emitor – e a kolektor - k
Schematická značka
Diodový ekvivalent
Uspořádání vrstev
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Polarizace přechodů a připojení BJT tranzistorů ke zdroji napětí Přechod emitorový (Emitor => Báze) - je vždy polarizován v propustném směru Přechod kolektorový (Kolektor => Báze) - je naopak polarizován v závěrném směru
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory b)
Tranzistory unipolární (FET – Field Effect Transistor)
• •
Využívají pouze jednoho nosiče el.nábojů (elektronů nebo děr) Proud mezi elektrodami D (drain) a S (source) je řízen elektrostatickým polem vytvořeným v obvodu řídící elektrody G (gate) Vstupní odpor je vysoký, neboť řídící elektroda G (gate – hradlo) je od hlavního obvod tranzistoru (kanálu drain-source) galvanicky oddělena (odizolována) a dosahuje hodnot od 1011 až 1014 Jsou řízeny prakticky jen malým napětím, neboť díky velkému vstupnímu odporu řídící elektrody jimi neprotéká téměř žádný proud a na rozdíl od BJT tranzistorů nijak nezatěžují zdroje vstupního signálu. Nacházejí uplatnění ve VF obvodech, časovačích pracujícími s dlouhými časy, zesilovačích s velkým vstupním odporem a pod. Vzhledem k nízké spotřebě jsou integrovány do mikroprocesorů, paměti a dalších obvodů ve výpočetní technice Blíží se svými vlastnostmi elektronkám (vysoký vstupní odpor apod.) i při zachování ostatních výhod polovodičů
• • • • •
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Schématické značky tranzistorů
B – báze, C – kolektor, E – emitor
G (gate) … řídící elektroda (hradlo) D (drain) … kolektor S (source) … emitor
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Uspořádání vrstev uvnitř tranzistorů
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Zesilovače II.– Zesilovací prvky Tranzistory Vlastnosti tranzistorů • • • • • • •
•
Výhody tranzistorů (vůči elektronkám) Malé rozměry, umožňující vysokou hustotu integrace Nepotřebují žhavení Mají dlouhou životnost • Velká otřesuvzdornost • Nevýhody tranzistorů Parametry jsou závislé na teplotě Náchylné na přetížení • Mají zbytkový proud Použití tranzistorů bipolárních • (BJT) Zesilovače NF a VF, spínače, oscilátory a generátory apod.
Výhody tranzistorů řízených polem (FET) Velký vstupní odpor => ovládání pouze napětím Minimální spotřeba Nevýhody FET tranzistorů Velká citlivost na elektrostatické náboje. Použití FET tranzistorů Zesilovače VF a NF, výpočetní technika, NC stroje, časovače apod.
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
Test - 05 1. 2. 3. 4.
Co je to tranzistor a jaké má schopnosti ? Jaké znáte druhy tranzistorů a podle čeho je dělíme. Načrtněte i jejich schématické značky ? Čím se liší tranzistory BJT a FET ? Nakreslete uspořádání vrstev (elektrod) a přechodů u bipolárních tranzistorů NPN a PNP a způsob jejich připojení ke zdroji napětí
Řešení: DUM - VY_32_ INOVACE_C.3.05 str. 2 - 10 PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
ISŠT Mělník Použitá literatura: [1] „Příručka pro elektrotechnika“ – Ing.Klaus Tkotz a kol., vydalo nakladatelství EuropaSobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2006 (ISBN 80-86706-13-3) [2] „Praktická elektrotechnika“ – Petr Bastian a kol., vydalo nakladatelství EuropaSobotáles cz. s.r.o., Praha 10 v roce 2004 (ISBN 80-86706-07-9) [3] Volně šířené a dostupné firemní prezentační materiály a prodejní katalogy výrobců polovodičových součástek a finálních výrobků [4] Archiv autora Seznam zdrojů obrázků na jednotlivých stranách prezentace: 3. [5], [4] http://www.enika.cz/cz/soucastky-pro-elektroniku/jisteni/pojistky.html 4. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/ 5. simulace programu www.crocodile-clips.com/education/
PENÍZE EU ŠKOLÁM č. projektu 1.07/1.5.00/34.0061; vzdělávací materiál III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing.František MORAVEC
www.isstechn.cz
