Scrigroup - Documente si articole

Username / Parola inexistente      

Home Documente Upload Resurse Alte limbi doc  

 
CATEGORII DOCUMENTE
AeronauticaComunicatiiElectronica electricitateMerceologieTehnica mecanica


TRANZISTORUL BIPOLAR

Tehnica mecanica

+ Font mai mare | - Font mai mic


DOCUMENTE SIMILARE

Trimite pe Messenger
Mecanismul vatala cu biela manivela de tip neaxial
SISTEMUL HDP-EP - COMPONENTELE SISTEMULUI HDP-EP
STANTAREA - PROIECT
Stabilirea programului consumului de combustibil - BOEING 737
Proiect de an Proiectarea Dispozitivelor - Sa se proiecteze un dispozitiv de orientare si fixare ( DOF ) a unui semifabricat prezentat in figura
Redresorul Bialternanta In Punte
Alte procedee si instalatii de prelucrare cu ultrasunete
Motoare cu ardere interna
Masurare Si Controlul Marimilor Mecanice
CAZAN IGNITUBULAR CU PIESA DE INTOARCERE A GAZELOR IN FOCAR

TERMENI importanti pentru acest document

: model de calcul a parametrilor h a tranzistorului : modelul matematic al tranzistorului bipolar : : despre tranzistorul bipolar :

TRANZISTORUL BIPOLAR

Tranzistorul bipolar este un dispozitiv electronic cu trei jonctiuni realizat prin implementarea pe o pastila semiconductoare a trei zone semiconductoare in ordinea PNP sau NPN, ca in figura 3.1.

 

S-au notat cu E – zona semiconductoare a emitorului, B – zona semiconductoare a bazei, C – zona semiconductoare a colectorului. La fel se noteaza si terminalele, prin intermediul carora avem acces la zonele semiconductoare asociate.

          Pentru ca dispozitivul sa poata functiona corespunzator se iau urmatoarele masuri constructive:

-         zona semiconductoare a emitorului se dopeaza mai puternic decat celelalte zone (indicat in figura prin puterea +);

-         zona bazei este mai subtire decat celelalte zone semiconductoare, teoretic trebuie sa fie mai mica decat drumul mediu pe care il poate strabate un purtator minoritar in aceasta zona.


 

In figura 3.2 sunt prezentate, in corespondenta cu figura 3.1, simbolurile celor doua tipuri de tranzistori bipolari (tipul PNP si tipul NPN) precum si regulile de asociere a curentilor si tensiunilor. Se constata ca simbolul tranzistorului contine o sageata care  indica sensul curentului prin terminalul emitorului si tipul tranzistorului. Daca sageata este orientata catre simbol tranzistorul este PNP. Sensurile celorlalti doi curenti sunt invers decat sensul curentului de emitor, asa incat sa avem relatia  I=I+I.

Tensiunile se noteaza cu indici in ordinea primul indice – de unde pleaca iar al doilea – unde ajunge ( s.ex. VCE = VEC ) asa incat avem relatia pentru tensiuni V+V+V= 0.  

Pentru a descrie comportarea dispozitivului trebuie sa avem relatiile dinte marimile (3 curenti si 3 tensiuni) asociate tranzistorului. Cele doua relatii elimina doua din variabile asa incat raman numai 4 marimi.

De regula atat modelele cat si caracteristicile statice considera doua din marimi independente (urmand a fi impuse din exterior) iar celelalte doua se exprima analitic sau grafic in functie de marimile independente.

3.1. Teoria elementara a TBP

 

Teoria elementara a tranzistorului considera structura tranzistorului din figura 3.3 cu jonctiunile polarizate de cele doua surse una in conductie (jonctiunea EB emitor – baza) si cealalta in polarizare inversa (jonctiune CB colector – baza).

Tensiunea pentru polarizarea directa a unei jonctiuni este mica (in jurul valorii de 0,65 V) iar tensiunea de polarizare inversa poate fi mult mai mare, motiv pentru care consideram inegalitatea V<<V.

Datorita polarizarii directe a jonctiunii emitor – baza (J) apare un curent de goluri I care se transfera in zona bazei.

Grosimea bazei fiind mica („mai mica decat lungimea de difuzie purtatorilor minoritari” -  a golurilor in baza)putine goluri se vor recombina cu electronii din zona bazei (fapt exprimat prin curentul de recombinare notat cu i in figura 3.3).  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


          Golurile, provenind din zona emitorului, ajunse in zona bazei vor intra sub influenta campului electric E (datorat polarizarii inverse a jonctiunii colector – baza Jde catre  sursa V ). Campul  electric E este favorabil tranzitului golurilor din zona bazei in zona colectorului  pentru ca  campul electric al jonctiunii polarizate invers se opune transferului de electroni din zona N in zona P.

          Efectul de tranzistor consta in modificarea  curentului de goluri (care pleaca de la emitor si ajunge la colector) prin modificarea tensiunii de polarizare a unei jonctiuni polarizate direct si anume tensiunea de polarizare a jonctiunii emitor – baza.

Curentul de emitor nu este format numai din golurile iEP ci si din electronii care traverseaza jonctiunea iEn din baza catre emitor

.

Se defineste eficienta emitorului, prin intermediul coeficientului de injectie a golurilor in baza

,

care exprima  capacitatea emitorului de a „emite” goluri. Cu cat coeficientul de injectie este mai mare cu atat mai mare este eficienta emitorului, in sensul ca acesta va furniza o cantitate de goluri mult mai mare decat cantitatea de electroni pe care ii primeste.

Nu toate golurile care ajung (din zona emitorului) in zona bazei vor reusi sa traca in zona colectorului, pentru ca o parte se vor recombina cu electronii (majoritari) din zona bazei. Recombinarea se exprima prin curentul de recombinare ir al golurilor asa incat curentul de goluri din zona colectorului poate fi exprimat prin relatia

.

Se defineste factorul de transport al golurilor prin baza

.

Curentul de colector iC este format din golurile provenite din emitor, care au traversat baza, la care se adauga curentul rezidual al jonctiunii J CB colector – baza (curent rezidual format din golurile minoritare din colector, care sunt deplasate catre baza de campul E0 si din electronii minoritari din zona bazei care vor trece in zona colectorului) . Curentul rezidual este notat cu ICB0 si avem relatia

.

Putem exprima curentul prin intermediul coeficientilor mai sus definiti

.

Se defineste prin intermediul relatiei

                                ; *

    

   factorul static de amplificare in curent direct in conexiunea baza comuna cu iesirea in scurtcircuit * (colectorul conectat la baza).

 Utilizand notatiile de mai sus  avem relatia

,

care reprezinta modelul matematic al tranzistorului bipolar in regim static, pentru zona activa de functionare; model dedus pe baza teoriei simplificate a tranzistorului.

3.2     Modele in regim static

 

Regimul static este acel regim in care marimile de stare a campului electromagnetic nu se modifica in decursul timpului.

 

Modelul general al tranzistorului bipolar

 

Tranzistorul are in componenta doua jonctiuni (emitor – baza si colector – baza)  si cele doua jonctiuni determina atat curentul de emitor iE cat si curentul de colector iC .

Curentul unei jonctiuni PN este

.

Plecand de la aceste observatii se construieste modelul general al tranzistorului bipolar

,

curentii fiind conditionati de ambele jonctiuni, prin intermediul unor factori de pondere notati aij .

Deoarece tranzistorul este simetric in raport cu zonele extreme PNP, rezulta ca va functiona si daca se inverseaza zona semiconductoare P alocata emitorului cu zona semiconductoare P alocata colectorului (regimul de functionare se cheama inversat).

Performantele vor fi scazute in acest regim fata de regimul direct, pentru ca emitorul nu va mai fi P+ si generarea de goluri va fi mai slaba.

.

Coeficientii aij depind de elemente constructive ale tranzistorului (tipul semiconductorului, impuritati, dopari, s.a.).

Modelul Ebbers-Moll al tranzistorului bipolar

Modelul Ebbers-Moll se construieste plecand de la observatia ca modelul general al tranzistorului nu tine seama de polarizarea jonctiunilor.

In cazul polarizarii RAD (regiunea activa directa), jonctiunea emitor  - baza este  polarizata direct > 0 iar  jonctiunea

colector – baza este  polarizata invers  .

Pe de alta parte avem

                 si  .

Inlocuind in ecuatiile modelului generalizat acesta se rescrie

In continuare se expliciteaza curentul

si prin identificare cu relatia anterior dedusa   ( iC = αF iE + ICB0 ), se obtin expresiile termenilor

 , ,

unde s-a notat            

.

In cazul polarizarii in RAI (regiunea activa inversata), jonctiunea emitor-baza este  polarizata invers, iar  jonctiunea colector–baza este  polarizata direct (atentie zona colectorului este in locul zonei emitorului) motiv pentru care avem ca variabila independenta curentul iC (colectorul emite purtatori) , adica

.

Modelul generalizat, pentru RAI se simplifica, pentru ca ,  

.

Prin identificarea celor doua relatii ale curentului iE se obtine .

.

Modelul Ebbers-Moll se obtine din modelul general, explicitand termenii aij din cele 4 ecuatii mai sus precizate.

Sistemul de ecuatii al modelului Ebbers-Moll este


,

in care apar notatiile

,

unde iF este curentul furnizat de emitor cand tranzistorul este in RAD, iar iR este curentul furnizat de jonctiunea polarizata direct cand tranzistorul este in RAI.

Curentii  sunt curentii de saturatie.

            Corespunzator modelului in figura 3.4 este prezentata schema echivalenta.

O parte din curentul iF se pierde in circuitul bazei asa incat la colector ajunge o fractiune a acestuia   , din care se mai pierde o parte prin dioda DR in polarizare inversa.

       Tranzistorul poate functiona in zona activa directa RAD, in zona activa inversata RAI, dar mai poate fi polarizat ca sa functioneze in inca doua regiuni li anume regiunea de saturatie RS sau regiunea de blocare RB.


Polarizarea in zona de blocare RB se face cu surse  care sa polarizate invers ambele jonctiuni apare o bariera de potential si la jonctiunea EBnu avem transfer de goluri din emitor in baza     ,  , ca in figura 3.5.

    


Starea de blocare este caracterizata prin  .

Polarizarea in regiunea de saturatie RS  se face trecand in conductie ambele jonctiuni  exista un curent de goluri care pleaca de la emitor la colector si un curent de goluri de la colector la emitor astfel incat tranzistorul se comporta ca o rezistenta de valoare mica. Caderea de tensiune pe tranzistor intre colector si emitor este de valoare mica VCEsat fiind dependenta de tipul si natura materialului semiconductor.

 

 

 

3.3. Caracteristici statice ale TBP

La inceputul capitolului am stabilit faptul ca, deoarece teoremele lui Kirchhoff determina doua relatii intre marimile externe tranzistorului, este suficient sa dispunem de relatii intre patru marimi pentru a cunoaste comportarea dispozitivului.

Se obisnuieste sa se declare drept variabile independente (marimi stabilite de circuitele exterioare dispozitivului) doua din marimile asociate tranzistorului, iar celelalte doua sa fie exprimate in functie de marimile independente.

Daca exprimarea este analitica spunem ca dispunem de un model matematic  al tranzistorului.

Daca exprimarea este grafica spunem ca dispunem de un caracteristici statice ale tranzistorului.

Daca exprimarea este realizata prin intermediul  unor scheme electronice spunem ca dispunem de o schema echivalenta a tranzistorului.

Deoarece marimile independente pot fi considerate oricare doua din cele patru, caracteristicile statice nu sunt unice, depinzand de modul in care s-au adoptat marimile independente.


Tranzistorul avand trei electrozi devine cuadripol daca unul din electrozi este comun atat intrarii cat si iesirii.

Plecand de la aceasta afirmatie tranzistorul poate fi conectat in

-         baza comuna, BC,

-         emitor comun, EC

-         colector comun, CC.

Caracteristicile statice pentru conexiunea EC din figura 3.6 sunt exprimate prin familiile de curbe IB = f(VEB, VCB), IC = f(VEB, VCB).

Pentru ca intrarea, in cazul conexiunii emitor comun EC, este intre baza si emitor,  caracteristicile statice de intrare, sunt reprezentate prin familia de curbe IB = f(VBE) cu parametrul VCB, curbe prezentate in  figura 3.7a. De fapt caracteristicile sunt ale unei jonctiuni (baza emitor) polarizate direct.


Caracteristicile de iesire, din figura 3.7b, reprezinta dependenta curentului de iesire (IC curentul de colector) de tensiunea de polarizare inversa a jonctiunii colector – baza in conditiile injectarii unui curent constant IB= constant prin baza.

In regiunea activa de functionare avem modelul

Intre curenti exista relatia

.

In conexiunea emitor comun curentul de iesire este IC, motiv pentru care din cele doua relatii se elimina IE si se obtine relatia pentru conexiunea EC ,  , unde   este factorul static de amplificare in conexiunea EC a TBP, iar curentul ICE0 este in relatie cu ICB0 .

In figura 3.8 este prezentata o caracteristica tipica de intrare, care permite separarea aproximativa a regimurilor de functionare, prin tensiunea de  polarizare a bazei:

VBE  < 0,5 V regiunea de blocare RB;

0,5 V<VBE  < 0,8 V regiunea activa directa RAD;

VBE  > 0,8 V regiunea de saturatie RS.


                                                Fig. 3.8.

Caracteristicile statice ale tranzistorului sunt modificate de valorile parametrilor sau de conditiile de functionare.

·  Efectul cresterii tensiunii inverse  aplicate jonctiunii CB determina multiplicarea in avalansa a purtatorilor, ceea ce poate conduce la strapungerea jonctiunii. Se limiteaza valoarea tensiunii de polarizare inversa a jonctiunii  , sub valoarea tensiunii de strapungere    .             

In cazul conexiunii EC, pe langa aceasta tensiune de strapungere  se mai defineste o tensiune numita tensiune de sustinere, cu  referitoare la spatiul C-E care are valoarea .

Depasirea acestei tensiuni duce la cresterea tensiunii de colector dar fara sa conduca la strapungerea vreunei jonctiuni a tranzistorului.

·        Temperatura determina scaderea tensiunii cu 2mV la cresterea cu 1 grad Celsius, rezultand cresterea curentului rezidual , care se dubleaza la o crestere de 10 grade a temperaturii si afecteaza factorul de amplificare static in curent in modificarii dupa relatia:

,K=50°C

·        Efectul cresterii curentului de intrare determina o crestere a curentului de colector care, daca depaseste o anumita valoare , poate conduce la strapungerea tranzistorului, prin topirea jonctiunii. Se limiteaza .

·        Puterea disipata:   este o consecinta a necesitatii de limitare a temperaturii jonctiunii Pd < Pdmax, ceea ce este echivalent cu


Relatia defineste in planul caracteristicilor de iesire o curba numita hiperbola de disipatie, marcata in figura 3.9.

In concluzie punctul static de functionare al tranzistorului trebuie sa nu depaseasca hiperbola de disipatie.

Puterea maxima pe care o poate disipa tranzistorul indicata de producator, pentru un tip de tranzistor, este puterea pe care o poate disipa capsula fara radiator. Montarea unui radiator termic permite cresterea puterii maxime pe care o poate suporta tranzistorul.

3.4. Polarizarea TBP in zona activa de functionare

Polarizarea tranzistorului in zona activa de functionare insemna proiectarea elementelor unei scheme electronice, asa incat jonctiunile tranzistorului sa fie polarizate corespunzator RAD (regiunii active de functionare), adica jonctiunea emitor - baza sa fie polarizata direct iar jonctiunea colector baza sa fie polarizata invers.  Se impune de asemeni sa fie respectate toate limitarile tranzistorului privind valorile tensiunilor si curentului (vezi paragraful 3.3).

  Se vor prezenta schemele de polarizare a TBP in conexiunea emitor – comun EC, pentru ca schemele de polarizare pentru celelalte moduri de conectare (BC si CC) au aceeasi topologie.

Polarizarea TBP in conexiune EC

Polarizarea tranzistorului in  zona activa de functionare se poate face cu doua surse de t.e.m. VBB si VCC , ca in figura 3.10, sau cu o singura sursa VCC , ca in figura 3.12.

Pentru ochiurile care contin sursele de t.e.m. se scrie teorema a II-a a lui Kirchhoff

    

Deoarece tranzistorul este in RAD tensiunea de polarizare a bazei este in jurul valorii VBE = 0,65 V. Pentru ca sursa VBB se adopta de valoare mult mai mare ca VBE, in relatia de mai sus termenul VBE poate fi neglijat, asa incat  .

Curentul IB stabileste curba din planul caracteristicilor de iesire pe care se va gasi punctul static de functionare PSF.

In zona activa de functionare curentul de colector poate fi determinat in functie de curentul injectat in baza , unde βF este factorul static de amplificare in conexiunea EC (cunoscut pentru un tranzistor dat), iar ICE0 este curentul rezidual de colector – care poate fi neglijat in majoritatea aplicatiilor, ceea ce insemna ca se va folosi relatia .

 Din teorema a II-a a lui Kirchhoff scrisa pentru ochiul de iesire se poate exprima tensiunea

.

Valoarea  tensiunii VCE si valoarea curentului IC stabilesc punctul static de functionare al tranzistorului PSF de coordonate (VCE, IC) in planul caracteristicilor statice de iesire.


In scopul stabilizarii PSF cu temperatura se introduce un rezistor in emitorul tranzistorului, ca in figura 3.11.

Relatiile se completeaza astfel:

,

.

Din ultimele relatii avem

si curentul prin baza devine

,

restul elementelor ramanand neschimbate (ca expresii).

         

Schemele de polarizare cu o singura sursa de alimentare utilizeaza un rezistor, ca in figura 3.12a, sau un divizor de tensiune, ca in figura 3.12b, pentru a forma sursa VBB din sursa de t.e.m.  VCC .

                                                                       

                                                                    


Pentru figura 3.12a curentul de baza se determina din ecuatia

     ,

unde VBE = 0,65 V.


Pentru figura 3.12b curentul de baza se neglijeaza in raport cu ID, ceea ce inseamna ca ID circula si prin rezistorul.  Se pot scrie relatiile

, .

De fapt se putea aplica direct regula divizorului de tensiune

.

Impunand o valoare pentru curentul ID si considerand VBE = 0,65 V, se obtin doua ecuatii prin intermediul carora se calculeaza cele doua rezistoare din baza  tranzistorului.

In conditiile in care se cere ca impedanta de intrare a tranzistorului (cu circuitul de polarizare) sa aiba o valoare impusa – s.ex. sa fie cat mai mare – calculele circuitului de polarizare se vor face luand in considerare curentul care este absorbit de baza tranzistorului.

In cele mai multe aplicatii schema de polarizare din figura 3.12b, va contine si o rezistenta pentru stabilizare termica in emitorul tranzistorului, ca in figura 3.13.

Polarizarea TBP in conexiune BC si CC

In figura 3.14 sunt prezentate circuitele de polarizare pentru conexiunile a) colector comun CC si b) baza comuna BC.


            Constatam ca modul de polarizare este identic pentru toate conexiunile ( BC, EC, CC), ceea ce inseamna ca metodologia de proiectare a circuitelor de polarizare este aceeasi indiferent de conexiunea tranzistorului.

In cazul proiectarii elementelor de polarizare se cunosc tensiunea pe VBE0, .

Nota: S-a folosit un indice si zero pentru a specifica faptul ca marimile sunt cele din punctul static de functionare.

Deoarece PSF este plasat in zona in care caracteristicile de iesire sunt paralele cu axa tensiunii, curentul de colector nu va mai fi functie decat de curentul bazei, asa incat se utilizeaza dependenta liniara a curentului de colector de curentul bazei

.

Condensatorii   sunt condensatori de decuplare a rezistoarelor pe care sunt conectati (in paralel) avand rolul de scurcircuitare a respectivelor rezistoare in regim variabil, motiv pentru care reactanta acestora se adopta mult mai mica decat rezistenta pe care o scurcircuiteaza.

Pentru a elimina perturbatiile datorate modificarii temperaturii se utilizeaza diode sau termistori care sa compenseze variatia cu temperatura a elementelor schemei sau a parametrilor (in cele mai multe cazuri) tranzistorului.

Termistorul isi modifica rezistenta cu temperatura, motiv pentru care poate fi conectat in locul uneia din rezistentele de polarizare a bazei tranzistorului pentru a corecta variatia cu temperatura a tensiunii VBE  . O dioda de acelasi tip cu tranzistorul, polarizata direct, conectata in emitorul tranzistorului poate compensa  variatia cu temperatura a tensiunii . O dioda, in polarizare inversa, montata in circuitul bazei tranzistorului compenseaza variatia cu temperatura a curentului rezidual .

3.5. Regimul variabil al TBP

Regimul variabil se considera regim de semnal mic daca semnalele aplicate la intrare sunt suficient de mici pentru a nu deplasa PSF din zona liniara a caracteristicilor (PSF sa nu intre in zona de saturatie sau in zona de blocare ci sa ramana tot timpul in zona activa a caracteristicilor statice RAD).

In figura 3.15 se incearca o explicare a regimului de semnal mic.


La intrarea unui tranzistor (spre exemplu in conexiune EC, ca in figura 3.13) se aplica o tensiune variabila , care pe baza caracteristicii de intrare determina un curent iB. Curentul iB , tinand seama de ecuatia din figura 6.15 determina un curent iC, care la randul sau, pe baza caracteristicilor statice de iesire si a dreptei de sarcina determina o tensiune v0 de iesire.

Daca PSF se deplaseaza catre curenti mai mari, spre exemplu asa incat in PSF curentul sa fie , alternanta pozitiva a curentului va fi taiata si tensiunea de la iesire va avea numai alternanta negativa.

Tensiunea de intrare este periodica dar de o forma oarecare. Pe baza dezvoltarii in serie Fourier orice tensiune periodica poate fi scrisa sub forma:

   ,        


Tensiunile sinusoidale determina pentru  k=1 fundamentala tensiunii, iar pentru alte valori ale lui „k” sinusoidele determina armonicile semnalului.

Modele si scheme echivalente cuadripolare

In cazul regimului de curent alternativ se recurge la transformarea in complex a semnalelor.


Transformarea in complex este valabila pentru o frecventa data, dar se poate aplica principiul suprapunerii efectelor, rezulta ca putem aplica transformarea in complex pentru orice frecventa cu observatia ca schema echivalenta a tranzistorului trebuie sa fie valabila pentru frecventa respectiva. Tranzistorul poate fi tratat ca un cuadripol, cu structura din figura 3.16.. Descrierea lui se poate face prin intermediul unor ecuatii sau a unei scheme echivalente.

Datorita faptului ca intre curenti avem  o relatie 

I=I+I

si intre tensiuni o alta relatie

V+V+V=0,

rezulta ca din cele 6 marimi asociate tranzistorului (vezi figura 3.2) raman 4 marimi cu care avem  posibilitati de descriere a cuadripolului, dupa  alegerea a doua marimi independente.

Daca se iau ca marimi independente tensiunile Vi  si V0 ecuatiile care descriu cuadripolul sunt:

Se noteaza cu “y” datorita faptului ca daca se impune tensiunea de iesire V0= 0 =>

                                              


admitante de transfer de la iesire la intrare (yr) si

de la intrare la iesire(yf)

 

Corespunzator descrierii cuadripolului prin parametrii „y” in figura 3.17 avem schema echivalenta.


Cel mai folosit model cuadripolar al tranzistorului este modelul cu parametri „h” pentru care marimile independente sunt curentul de intrare si tensiunea de iesire(s-a folosit sublinierea pentru a specifica faptul ca sunt marimi vectoriale  in complex -  transformate ale marimilor variabile in timp).

In continuare toate marimile cuadripolare si marimile de la bornele cuadripolului cu toate ca sunt marimi in complex nu vor fi notate cu subliniere! Motiv - pentru a nu ingreuna scrierea.

                                                                                                   

Ecuatiile modelului cu parametri “h” sunt:

Semnificatia parametrilor modelului poate fi stabilita prin anularea succesiva a marimilor independente:

 ,

impedanta de intrare cu iesirea in scurcircuit;

=>,

admitanta si respectiv rezistenta de iesire cu intrarea in gol;

  ,

factorul de amplificare in curent cu iesirea in scurcircuit;  

,

 factorul de  reactie in tensiune cu intrarea in  scurcircuit .

Schema echivalenta asociata modelului este in figura 3.18.


Parametrii de cuadripol depind de conexiunea tranzistorului iar in cataloage se  indica valorile  pentru tranzistorul in conexiune emitor comun EC.

Datorita faptului ca, in cazul conexiunii EC, factorul de reactie hr are valori mici influenta lui poate fi neglijata  si modelul se rescrie,

 


                                                                                               

iar schema echivalenta asociata se poate urmari in figura 3.19.


                                                                                     

Parametrii de cuadripol ai tranzistorului depind de conexiunea in care au fost definiti. In cataloage sunt indicati parametri de cuadripol pentru tranzistorul aflat in conexiunea emitor comun EC.

Pentru a stabili relatiile dintre parametrii tranzistorului aflat in doua conexiuni date putem formula urmatoarea problema:

Date: parametrii h in conexiunea  EC notati astfel

Se cer: parametrii h in conexiunea  BC  adica se cer

Rezolvare

Ecuatiile de cuadripol pentru cele doua conexiuni sunt:

 

 


In figura 3.20 este prezentat tranzistorul a) in conexiune EC si

 b) in conexiune BC.

Pentru a stabili relatiile intre marimile tranzistorului si marimile exterioare cuadripolului.


In continuare parametrii conexiunii EC se vor nota fara indicele „e”.

Pentru a determina parametrii conexiunii BC se foloseste definitia acestora. Exemplificam modul de calcul pentru impedanta de intrare in conexiune BC.

Pentru ca V0b=0 se obtin urmatoarele

.

Inlocuind expresia lui I0 avem:

 Relatia aproximativa este:

,    pentru ca .

Pentru determinarea factorului de amplificare in curent avem succesiv

, aproximatia se bazeaza pe faptul ca numitorul este mai mare ca numaratorul.

Exemplu de calcul utilizand parametrii h ai tranzistorului

Sa se calculeze pentru schema din figura


Schema echivalenta a circuitului


Factorii de amplificare sunt definiti prin rapoartele

; .

Ecuatiile modelului cuadripolar

Ecuatiile lui Kirchhoff pe ochiul de intrare si pe ochiul de la iesire

Calculele:

                    

  

  

Circuitul echivalent natural al TBP

Circuitul echivalent, prezentat in figura 3.22, se numeste „natural” pentru ca a fost dedus pe baza fenomenelor fizice ce stau la baza modificarii concentratiilor de purtatori in zona bazei.

Schema echivalenta este valabila pentru frecvente

,

undeeste frecventa pana la care factorul static de amplificare in conexiune BC cu iesirea in scurcircuit nu scade cu mai mult de 3dB.


  Elementele schemei echivalente:

-  este rezistenta distribuita a bazei  are valori mai mici de

50 Ω pentru ca reprezinta rezistenta pe care o intampina curentul la traversrea zonei semiconductoare a bazei;

- - rezistenta jonctiunii emitor - baza in  polarizare directa; cu valori din domeniul   0,1…,2 kΩ;

- - capacitatea jonctiunii emitor –baza are valori din domeniul 100,…,500pF, pentru ca este o capacitate de difuzie, jonctiunea fiind polarizata direct;

-   - rezistenta jonctiunii polarizate invers, foarte mare, de ordinul 10,..,20 M Ω;

-- capacitatea jonctiunii colector – baza, are valori mici  1,,10pF, deoarece este capacitatea unei jonctiuni polarizate invers ( este o capacitate de bariera);

-  - rezistenta dintre colector si emitor cu valori de 1,..,2 M Ω;

-- capacitatea dintre electrozii metalici prin intermediul carora se conecteaza in exterior zonele semiconductoare ale emitorului si respectiv colectorului, cu valori de  0,5…1 pF;

-gm – panta tranzistorului,  se determina in functie de curentul de colector din PSF cu relatia    

.

Frecventa de taiere (este frecventa la care βF=1) stabileste prin pulsatia de taiere o relatie intre capacitatile schemei echivalente

  

.

Factorul static de amplificare in curent in conexiunea EC stabileste valoarea rezistentei jonctiunii in conductie

.

La frecvente medii si joase , la care capacitatile prezinta reactanta mare acestea pot fi neglijate si eliminate din schema echivalenta, asa incat circuitul se simplifica, ca in figura 3.22 (desenul este pentru conexiunea EC).

Curentul de baza avand valori mici, iar rezistenta  fiind mica, va determina caderi de tensiune care pot fi neglijate in raport cu valoarea caderii de tensiune  de pe rezistenta , motiv pentru care schema echivalenta din figura 3.22 nu mai contine rezistenta .

Deoarece rezistenta  dintre colector si emitor are valori mari se poate considera infinita eliminandu-se din schema echivalenta pentru frecvente medii si joase.


         

Circuitul natural din figura 3.22 este echivalent cu circuitul cuadripolar din figura 3.23.

 
Relatiile de echivalenta sunt:


 In cadrul aplicatiilor se poate folosi una din cele doua scheme in functie de tipul generatorului comandat (de tensiune ca in schema din figura 3.22 sau de curent ca in schema din figura 3.23) care permite un calcul mai rapid.

DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 276
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Distribuie URL

Adauga cod HTML in site

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2014. All rights reserved