ransistorer en alternativ presentasjon Dekkes delvis i boka Kap 19-21 Linde 3. feb 2010 eapunkter for de 3 neste ukene eskrive struktur o virkninsekaniser i bipolare junction transistorer (J) Forklare operasjonen til en J klasse A-forsterker Analysere klasse - o klasse A - forsterker Kort analyse av bryterkretser switchin circuits eskrive strukturene o operasjonen til felteffekt transistorene JF o MOSF 1
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J n J er byet opp av tre dopede reioner i et halvlederateriale separert ed to pn-overaner (pn junctions) Disse reionene kalles itter, ase o Kollektor Det er to typer J-transistorer avheni av saensetninen til de dopede orådene npn eller pnp 2
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J Det er to halvlederoveraner ( junctions ) - base - eitter junction o base - collector junction Uttrykket bipolar refererer se til at både elektroner o hull innår i ladninstransporten transistorstrukturen. Skal transistoren virke so forsterker å de to overanene ha rikti forspennin - ase - eitter () junction er forspent i lederetnin - ase - collector () junction er forspent i sperreretnin 3
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J itter ase Kollektor n p n - + - + ase-itter-dioden forspennes i sperreretnin. = + itter-ase-dioden forspennes i lederetnin = 0,7 volt - elektroner strøer fra itter inn i asen - asen er fysisk tynn pa. diffusjon strøer elektroner ot Kollektor. lektronene er inoritetsbærere i et p-dopet ateriale. are noen få elektroner vil rekobinere ed hull - o trekkes ut so en liten strø på base- ledninen. De aller fleste elektronene når depletion layer på rensen ot Kollektor. Pa. -feltet vil elektronene bli trukket over til kollektor, - hvor de fritt trekkes ot den positive batteripolen. 4
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J Under norale arbeidsforhold vil strøene o variere direkte so funksjon av = β Strøforsterkninen β vil være i oråde 50-300 ransistoren har 3 operasjons - odi ase-itter Junction ollector-ase Junction Operatin Reion Reverse biased Forward biased Forward biased Reverse biased Reverse biased Forward biased utoff Active Saturation 5
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J UOFF ee diodene er koplet i sperreretnin = (forsyninsspennin) SAURAON ee diodene er koplet i lederetnin ~ 0,1-0,2 volt A ase Kollektor -dioden i sperreretnin itter ase dioden i lederetnin 6
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J Forholdet ello, o Kirchhoff : = + D- strøforsterknin β : = β 50 < β < 300 For A sinaler brukes ofte betenelsen h F på β Straks base-eitter-dioden beynner å lede vil strøen holde se nesten konstant selv o øker krafti. øker litt pa redusert tykkelse på baseoråde. Når øker øker tykkelsen på sperresjiktet ello basis o kollektor. Hvis sperresjiktet fyller hele basis opplever vi punch throuh jennosla. 7
Operasjon til en ipolar Junction ransistor - J transistorens aktive oråde vil kollektorstrøen endre se lite selv o øker krafti. Strøen bestees helt av base-eitter-dioden o strøen so trekkes ut på basen. ( laboppave # 3 ) slope 1 R Arbeidslinje - lastlinje La transistoren arbeide i sitt aktive oråde. el arbeidspunkt idt på lastlinja.(cc/2). Se på fiuren hvordan så strøendriner på basen ir store spenninsendriner over transistoren. ( ransistor trans resistans et uttrykk so forteller at koponenten kan betraktes so en variabel otstand.) 8
ipolar Junction ransistor J brukt so forsterker D - berenin på en enkel transistorforsterker : Du har itt en transistor ed kjent strøforsterknin β Du veler o Du berener R, o R Kondensatorene stopper D en slipper A - sinalet ijenno ksepel : i har en npn-transistor 546 ed strøforst. β = 100. i har et batteri på 9 volt ( = 9 v ) eler arbeidspunkt ved cc/2. Det betyr at å være 4,5 volt eler 1A so kollektorstrø. R R R 4, 5volt 4, 5 4, 5 k 3 1A 10 1 A 10A 100 9v 0, 7v 8, 3 volt 8, 3v 830 k 10A 9
Datablad for en ipolar Junction ransistor 546 Denne transistoren brukes på laben i FYS1210 β 10
n enkel J - transistor brukt so forsterker - teperaturprobleer Strøforsterkninen β vil endre se ed teperaturen. Det betyr at arbeidspunktet A vil flytte se lans last linjen ed teperaturen. A1 A2 var ierer ( 100 200 ) Q A3 tep i vil ha en krets hvor strøen Q er est uli stabil uavheni av β itter otkoplin - (ne. feedback) ru ker Kirchhof lans basestrøveien 1) R R 0 o ser på eitterstrøen 2) kobinerer 1) o 2 ) Q Hvis R R R vil være uavheni av ( Q Q R ) R 11
n enkel J - transistor brukt so forsterker - teperaturprobleer 50 est stabiliserin ot teperaturdrift o variasjoner i β får vi ed en eitterotstand R o i tille låse fast spenninen på basen ed en spenninsdeler - R 1 o R 2 ) (Denne koplinen har fått navnet Universal bias) Skal vi jøre en kretsanalyse på denne kretsen å vi bruke hevenin se fi. under. Q H RH R and Q Q R R Hvis β varierer fra 50 til 100 vil Q bare endre se fra β = 50 Q = 1,46 A β = 100 Q = 1,56 A ndrin på 6,8% - når β dobles 12 Neste såsinalparaetere
n enkel J - transistor brukt so forsterker - Hvor stor blir forsterkninen? i ser på Såsinalodeller i har sett hvordan vi vha. en eitterotstand kan stabilisere forsterkerens arbeidspunkt - Alle betraktniner så lant er jort ed en D odell av forsterkeren. ( n statisk bereninsodell ) - Men hvordan virker forsterkeren for så sinaler? i erstatter det vanlie transistorsybolet ed en såsinalodell o sinalstrøer o spenniner anis ed så bokstaver Mello ase o itter ser sinalet en dynaisk otstand r π (-dioden) ello itter o ollector finner vi en strøenerator so leverer sinalstrøen i. Denne strøen bestees av transistorens transkonduktans r π o kalles såsinalparaetere 13
Såsinalparaetere : o r π ranskonduktans - steilhet ( benevnin Sieens ) S e itterstrøen hvor ( diodelikninen) D o e 25 S D 1 Δ Steilhet Δ Steilheten er itt av tanenten til kurven for. Deriverer hp. d( d ) S e 1 1 ksepel : Forsterkeren settes opp ed = 2 A - so ir 2 A 80S 25 14
Såsinalparaetere : o r π Dynaisk innansotstand r π r en liten endrin i ir stor endrin i Δ S e 1) 2) Δ Forholdet ello Δ o Δ kalles den dynaiske innansresistansen r π Kobinerer liknin 1) o 2) r 15
ransistorforsterker i berener spenninsforsterkninen A Steilhet 1) 2) R R R Setter inn 1) i 2) so ir A Output nput Forsterninen A R R ( ohs lov) er definert so R Gitt =10volt Setter = 5volt i besteer at = 2A A R erener R 5v 2A R 2,5 k 80S 2A 25 Forsterkninen A 80 S 2,5 k 200 16