ransistorer en alternativ presentasjon Dekkes delvis i boka Kap 19-21 Linde 25.feb. 2008 eapunkter 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 β 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 2 6
D operasjon til en ipolar Junction ransistor - J Forholdet ello, o Kirchhoff : + D- strøforsterknin β β 50 < β < 300 Ofte brukes betenelsen h F på β Straks base-eitter-dioden beynner å lede vil strøen holde se nesten konstant selv o øker krafti. 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 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 kω 3 1A 10 1 A 10µ A β 100 9v 0, 7v 8, 3 volt 8, 3v 10µ A 830 kω 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 β var ierer ( 100 200 ) Q β A3 tep i vil ha en krets hvor strøen Q er est uli stabil uavheni av β itter otkoplin - (ne. feedback) ru ker 1) Kirchhof R lans basestrøveien o ser på eitterstrøen 2 ) kobinerer 1) o 2 ) Q R + R β vil Q R være uavheni av β 0 Q β ( Hvis R >> R ) R β 11
n enkel J - transistor brukt so forsterker - teperaturprobleer β 50 Skal vi unnå probleer ed teperaturdrift å vi bruke en eitterotstand R o i tille låse fast spenninen på basen ed en spenninsdeler. (R 1 o R 2 ) (Also known as universal bias) Skal vi jøre en kretsanalyse på denne kretsen å vi bruke hevenin se fi. ( R R ) H Q and Q Q + RH + R β 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
2 J-transistorer saenkoplet - DARLNGON RANSSOR 2 eller 2 β β 2 2 2 β 1 β 1 2 ( β ) 1 1 Hvis vi har to transistorer ed β100 vil denne koplinen i oss en Darlinton transistor ed en total β 10 000 Neste såsinalparaetere 13
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 14
Såsinalparaetere : o r π ranskonduktans - steilhet ( benevnin Sieens ) itterstrøen hvor D ( diodelikninen ) o S 2 e D 5 α Steilhet S e α α 1 Steilheten er itt av tanenten til kurven for. Deriverer hp. d( d ) α S e 1 1 ksepel : Forsterkeren settes opp ed 2 A A - so ir 2 S 80 25 15
Såsinalparaetere : o r π Dynaisk innansotstand r π β r en liten endrin π i ir stor endrin i α S e 1) β 2) Forholdet ello o kalles den dynaiske innansresistansen r π Kobinerer liknin 1) o 2) β r π β β 16
ransistorforsterker i berenin 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 R 5v 2A erener R 2,5 kω 80S 2A 25 A R Forsterkninen A 80 S 2, 5 kω 200 17