Tranzystory

Tranzystory
- bipolarne i unipolarne (polowe),
fototranzystor, IGBT
Rodzaje tranzystorów
Bipolarne:
Polowe:
1. NPN
1. PNFET
2. PNP
2. MOSFET
IGBT - Insulated Gate Bipolar Transistor
Tranzystory
2
Podstawowe struktury tranzystora
bipolarnego
E
N
P
N
P
N
B
P
Wymagania:
C
1.
2.
Tranzystory
3
Charakterystyki I-U tranzystora NPN
IC
A IC
IC
U CE=U *
UC
A IC
2
2
3
4
3
4
1
2
2
A IC
UCE
4
0
3
β
4
IB
0
U
UCE
UBE
U*
0 U BE 0
IC
1
3
IB
1
U BE=const
U CE
E
IC
=U *
UCE
UBE
1
A IC
I B=const
IB
*
Tranzystory
UCE
UCE
4
Charakterystyka wejściowa tranzystora NPN
IB [μA]
IB
A
UBE
UCE
Si
UCE=const
UCE>UBE
0
Tranzystory
UBE [V]
0,7V
5
Pole elektryczne w strukturze NPN
x
uEB ; uCB
Tranzystory
6
iB
Tranzystory
7
α = 0,95 ÷ 0,99889
I CE 0
Tranzystory
I CB0
=
≈ β ⋅ I CB0
1− α
8
i C = I CE 0 + β i B
Według
↓
P.Horowitz i W.Hill:
Sztuka Elektroniki.
WKŁ 1996
Tranzystory
9
Schemat zastępczy tranzystora NPN
w zakresie aktywnym
Tranzystory
10
Tranzystory polowe
Efekt polowy
S
U DS
E || =
;
L
E||
I1
D
UDS
A
G= σ
L
I1 = AJ1 ; J1 = σE || ; I1 = GU DS ;
E⊥
S
D
I2
I 2 = I(U DS , E ⊥ )
UDS
Tranzystory
11
PN-FET z kanałem typu N
D
G
P N
IG=0
S
ID
D
G
UDS >0
S
UGS<0
Tranzystory
12
Charakterystyki PNFET-a (przykład)
A ID
Z. NASYCENIA
ZL
UGS
UDS
Tranzystory
13
MOSFET z kanałem indukowanym typu N
D
N
+
D
G
G
B
S
UGS
S
N
+
miejsce
na kanał
kanał
SiO2
ID
Tranzystory
P-Si
B
UDS
14
Charakterystyki MOSFET-a z kanałem
indukowanym typu N (przykład)
Z. NASYCENIA
ZL
Tranzystory
15
MOSFET z kanałem wbudowanym typu N
ID SiO2
D
N
+
P-Si
D
G
G
B
B
kanał
S
UGS
S
N
+
Tranzystory
UDS
16
Charakterystyki MOSFET-a z kanałem
wbudowanym typu N (przykład)
A ID
Z. NASYCENIA
ZL
UGS
UDS
Tranzystory
17
Elektryczny stałoprądowy schemat zastępczy
tranzystora polowego
ID U
DS ≥ ( U GS − U T )
B
2
= (U GS − U T )
2
Tranzystory
18
Fototranzystor
IC
Jf
IC
IC
J f4
J f=const ; I B=0
UCE
Jf3
U CE=U CE1
J f2
J f1
0
U CE1
Jf
U CE Jf1 J f2 Jf3 Jf4
Tranzystory
19
Tranzystor IGBT
ang. Insulated Gate Bipolar Transistor
SiO2
D
C
G
D
G
C
p
B
S B
G
S
n-
C
p
G
n+
p+ - Si
E
E
Tranzystory
20
Charakterystyki wyjściowe IGBT
Tranzystory
21
Elementarny wzmacniacz
tranzystorowy
u1=U1sinωt; U1=20mV
u2= -U2sinωt
U2=?
Tranzystory
22
~4,29mA
IC
UZaś/RL
gm
2mA
IC
KU =
2mA
8V
0,7V
UBE
t=0
U2
= 280
U1
0
UCC UCE
U2= 5,6V
U1=20mV
15V
t
t
Tranzystory
23
K U = −g m R L
U zaś
Uzaś
R RL
Syg.
wej.
Syg.
wyj.
UBEsp
∂I C
gm =
∂U BE
SPP
RL
Syg.
wej.
≈
SPP
UGSsp
Syg.
wyj.
R
Syg.
wej.
R
I CSPP
∂I D
gm =
∂U GS
VT
UGSsp
U zaś
U zaś
RL
RL
Syg.
wyj.
Syg.
wej.
UGSsp
R
ZN
≈ B(U GS − U T ) SPP
SPP
SPP
SPP
Tranzystory
SPP
24
Syg.
wyj.