Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."— Transkript prezentace:

1 Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu

2 Orbis pictus 21. století Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Princip tranzistorů II. Princip tranzistorů II. Obor:Elektrikář Ročník: 1. Vypracoval:Ing. Jiří Šebesta, Ph.D.

3  Uvažujme bipolární tranzistor v zapojení SE  Základními charakteristikami tohoto tranzistoru jsou tzv. výstupní charakteristiky (závislost kolektorového proudu na napětí kolektor emitor pro parametr bázového proudu).

4  Výstupní charakteristiky bipolárního tranzistoru lze rozdělit na dvě oblasti.  Oblast aktivní, kdy je napětí U CE dostatečně vel- ké, volné elektrony, které prolétnou přes bázi do kolektoru jsou přitahovány kladným dostatečným napě- tím kolektoru.  Druhou oblastí je sa- turace, kdy je napětí UCE již malé a tranzistor přestává zesilovat.  Hranici mezi oblastmi tvoří saturační přímka.

5  Do výstupní charakte- ristiky tranzistoru lze zakreslit zatěžovací přím- ku, která odpovídá hod- notě zatěžovacího rezis- toru. Např. pro zelenou zatěžovací přímku je odpor  Nastavme proud báze na hodnotu 80 mA, pak průsečík výstupní chara- kteristiky pro tento proud a příslušná zatěžovací přímka definují pracovní

6 bod tranzistoru P 1, který přesně definuje aktuální napěťové a prou- dové poměry ve výstupním obvodu tranzistoru.  Napětí kolektor – emitor je 2 V. Zbytek napětí do hodnoty napájecího napětí musí být na zatěžovacím rezistoru (zatěžovací rezistor a obvod CE tranzistoru jsou v sérii):  Kolektorový proud je z grafu 2,45 A, lze jej také dopočítat z úbytku napětí na zatěžovacím rezistoru:

7  Ve výstupních charakteristikách je naznačen i druhý případ, kdy zatěžovací rezistor bude odpovídat tmavě modré zatěžovací přímce. Jeho odpor je:  Pro bázový proud 80 mA do- staneme pracovní bod P 2, napětí U CE teď bude 5,6 V. Na zátěži bude 5,4 V a kolektorový proud je 2,46 A.  Pro zmenšující se ohmickou hodnotu zátěže roste napětí U CE na tranzistoru, klesá napětí na zátěži a také výkon na zátěži klesá.

8  Na této výstupní chara- kteristice tranzistoru je znázor- něn vliv změny bázového proudu. Postupné zvyšování bázového proudu posouvá pracovní bod po zatěžovací charakteristice (od tmavě modrého) k větším kolek- torovým proudům. Současně klesá napětí U CE, až pro I B = 140 mA (růžový pracovní bod) se dostaneme do saturace, tranzistor je plně otevřen, další zvyšování bázového proudu již nezvyšuje proud kolektorový, proudový zesilovací činitel  začíná klesat.

9  Na této výstupní chara- kteristice tranzistoru je znázor- něn vliv změny napájecího napětí výstupního obvodu. Zatěžovací odpor zůstává stejný (rovnoběžné zatěžovací přímky). Postupné snižování napájecího napětí (od 12 V po 4 V) posouvá pracovní bod po zatěžovací charakteristice (bázový proud je nastaven na 60 mA) k nižším napětí U CE. Pro napájecí napětí 4 V se již dostáváme do saturace, klesá nejen napětí U CE, ale i kolektorový proud.

10  V této výstupní chara- kteristice tranzistoru je znázor- něn optimální pracovní bod – buzením bázovým proudem 80 mA pro zatěžovací odpor 2  dostaneme napětí UCE 5 V a IC 2,5 A. Na zátěži je také úbytek 5 V. Je zřejmé, že při změně bázového proudu (například přidaným audio- signálem) se budeme pohybo- vat v lineární oblasti (daleko od saturce, daleko od zahrazení).  Žlutá oblast definuje ztrátový výkon na tranzistoru, tzv. kolektorovou ztrátu (na bázi je ztráta nepoměrně menší):

11  V této výstupní chara- kteristice tranzistoru je zobrazena aktivní pracovní oblast. Ta je omezena jednak maximálním napětím U CEmax (10 V), pak také maximálním kolektorovým proudem I Cmax (4 A) a maximální výkonovou kolektorovou ztrátou P Cmax – definuje ji růžová křivka (cca 20 W).  Žlutá oblast definuje bezpečnou oblast, kdy nedojde ke zničení tranzistoru. V této oblasti je třeba volit vhodný pracovní bod.

12  V této výstupní charakteristice tranzistoru je zobrazen princip tranzistoru jako zesilovače střídavého signálu (sinusovky). Pracovní bod je nastaven do bodu Q (bázový proud 0,1 mA). Pokud na tento proud na- superponujeme (přidáme) ma-lý střídavý signál (s rozkmitem 0,1 mA), kolektorový proud jej bude kopírovat s rozkmitem 4 mA. Napětí kolektor – emitor se bude rovněž měnit v rytmu vstupního signálu, avšak inverzně (např. v čase  je vstupní signál maximální - bázový proud je 0,15 mA, napětí U CE je však minimální cca 6 V). Říkáme, že zesilovač s tranzistorem zapojeným SE je invertující.

13  Mimo zapojení bipolárního tranzistoru SE se používá i zapojení se společným kolektorem SC.  Výhodou tohoto zapojení je velký vstupní odpor, který nezatěžuje gene- rátor a naopak malý výstupní odpor. Toto zapojení se používá k transformaci malého odporu na velký a nazývá se emitorový sledovač.  Poslední variantou je zapojení se společnou bází SB.  Zapojení se používá pro vysoko- frekvenční zesilovače, kdy může dosá- hnout lepších výsledků než zapojení SE.

14  Unipolární tranzistory se na rozdíl od bipolárních vyznačují tím, že při jejich otevření vznikne jediný kanál (s jedním majoritním nosičem – např. volné elektrony)  Mimo klasických příměsových o- blastí P a N obsahuje unipolární tranzistor izolační vrstvu (žlutá oblast) z oxidu křemičitého, která odděluje hradlo H nebo také gate G (čti gejt) (řídící elektroda odpovídající bázi u bipolárního tranzistoru).  Dalšími elektodami je emitor E neboli source S (čti sórs) a kolektor C neboli drain D (čti drejn).  V klidu odpovídá struktuře tranzistoru horní obrázek, oblasti N jsou velmi silně dotovány.  Jakmile bude mezi hradlem a emitorem kladné napětí, volné

15 elektrony ze silně dotované oblasti N emitoru se vysunou směrem ke hradlu pod vrstvu izolace a vznikne kanál (tzv. indukovaný kanál), kterým se pak mohou elektrony volně pohybovat mezi emitorem a kolektorem (spodní obrázek).  Uvedený případ odpovídá tzv. MOS-FET tranzistoru s indukovaným N-kanálem (FET = „Field Effect Transistor“ – napětí na hradle generuje pole ovlivňující stav kanálu).  Bude-li vznikat P kanál (výměna oblastí v obrázku struktury - nosičem budou majoritní díry), jedná se o tzv. MOS-FET tranzistor s indukovaným P-kanálem (šipka ve schématické značce bude opačně, viz dále)  Existují i varianty, kdy bez napětí je kanál vytvořen a napětím na hradlu se pak zaškrcuje (vypuzují se volné nosiče) – takovým

16 MOS FET tranzistorům se říká s ochuzovacím kanálem. Ve schématické značce není kanál přerušovaný.  Kanál je indukován nebo ochuzován napětím U GS, tzn. že unipolární tranzistory jsou řízeny napětím (u bipolárních je řízení proudové).

17  Výstupní charakteristiky MOS-FET tranzistoru s indukovaným N-kanálem se dělí na oblast saturace (vpravo za přerušovanou čarou – zvyšování napětí U DS již nezvyšuje proud I D ) a oblast kde se tranzistor chová jako napětím řízený odpor (vlevo od přerušované čáry – řídící napětí mění strmost křivky – a tedy i odpor kanálu R DS ).

18  Výstupní charakteristiky MOS-FET tranzistoru s ochuzovacím N-kanálem jsou obdobné jako u tranzistoru s obohacovacím kanálem, řídící napětí U GS však může být záporné (proces ochuzení) nebo i kladné (oblast dalšího obohacení). Z chara- kteristik je zřejmé, že kanál je otevřený i při nulovém napětí U GS.  Mimo uvedené typy MOS- FET, existují tranzistory J-FET, které se chovají stejně jako ochuzovací MOS-FET, jen řídící napětí U GS nemůže být větší než 0 V u N-kanálu.

19 Děkuji Vám za pozornost Jiří Šebesta Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010


Stáhnout ppt "Orbis pictus 21. století Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu."

Podobné prezentace


Reklamy Google