W07 Kontynuacja W06 Tranzystory unipolarne (polowe)


Ustalenie punktu pracy (polaryzacja tranzystora) :
Rezystory R1, R2 pozwalają ustalić odpowiedni punkt pracy tranzystora
(prąd bazy) dla stanu ustalonego, kondensator C1 separuje składową stałą
napięcia wejściowego, kondensator C2 odcina składową stałą napięcia UCE
od zacisków wyjściowych.
Układ ze wspólną bazą (WB)
Jest to układ w którym baza ma stały potencjał (tzw. masa układu).
CC
C
g
E C
WY
WE
G
B
yródło sygnału także włączone między bazę i emiter tranzystora (jak w
układzie WE), ale tutaj mamy: (w układzie wspólnego
UWE
= -UBE
emitera było: UWE=UBE).
Wzmocnienie napięciowe jest więc takie samo jak w układzie WE, ale ze
znakiem dodatnim:
ku0 = gm Å" RWY = gm Å"(RC rCE)
RC Å" RL Å" rCE
a uwzględniając rezystancję obciążenia:
ku = gm Å"
RC Å" rCE + RC Å" RL + RL Å" rCE
W układzie ze wspólną bazą zródło sygnału wejściowego jest obciążone
prÄ…dem emitera  kilkadziesiÄ…t÷kilkaset razy wiÄ™kszym niż prÄ…d bazy (w
układzie WE zródło obciążone jest prądem bazy). Oznacza to wielokrotnie
mniejszą rezystancję wejściową układu WB  z tego powodu układ jest
rzadko stosowany w zakresie niskich częstotliwości sygnału.
Układ ze wspólnym kolektorem (WK)  wtórnik emiterowy
Jeśli na wejście wprowadzimy
napięcie UWE>0,6V to prąd płynący
przez RE osiągnie taką wartość, aby:
UWY H" UWE - 0,6 V
Przy zmianach prÄ…du kolektora (i
emitera) napięcie UBE zmienia się
nieznacznie, więc:
"UWY H" "UWE
"UWY
ku0 = H" 1
Wzmocnienie napięciowe układu:
"UWE
Ponieważ rezystancja wyjściowa jest wielokrotnie mniejsza od wejściowej
(prąd płynący do obciążenia w niewielkim stopniu pobierany jest ze zródła
sygnału) układ stosowany często w obwodach (np. pomiarowych lub
regulacyjnych) do połączenia stopnia o wysokiej impedancji ze stopniem o
niskiej impedancji, bez straty napięcia.
Tranzystor w układzie zródła prądowego
CC
CC
CC
CC
L
L
1
1
WY
lub:
WY
B
B
E
2 E
UB - UBE UB - UBE
IWY = `" f (RL) IWY = `" f (RL ,UCC )
RE RE
Układ Darlingtona
Gdy wzmocnienie prądowe pojedynczego tranzystora jest zbyt małe,
stosuje się często tzw. układ Darlingtona.
Wzmocnienie prądowe jest tu iloczynem wzmocnień obydwu tranzystorów
składowych.
Tranzystory unipolarne (polowe)
Wykorzystuje się sterowanie ruchu jednego typu nośników ładunku za
pomocÄ… pola elektrycznego. Tranzystory unipolarne (FET  Field Effect
Transistor) dzielÄ… siÄ™ na 2 grupy:
" z izolowanÄ… bramkÄ…  tranzystory MOS (Metal Oxide Semiconductor),
" złączowe, tzn. bramką oddzieloną złączem pn  tranzystory PNFET lub
JFET (Junction FET).
Tranzystory polowe majÄ… wyprowadzone 3 elektrody, oznaczone jako:
zródło S (Source), dren D (Drain), bramka G (Gate);
ponadto w tranzystorach MOS wyprowadzona jest także elektroda
połączona z: podłożem B (Body).
Jeśli dla uzyskania prądu w obwodzie wyjściowym konieczne jest
doprowadzenie napięcia do obwodu wejściowego  tranzystor typu
wzbogacanego; jeżeli prąd w obwodzie wyjściowym płynie także bez
sterowania napięciowego w obwodzie wejściowym  tranzystor typu
zubożanego.
n+ n+
p
D
B
G
S
Przykład: tranzystor z izolowaną bramką, kanałem n, typu wzbogacanego
 ozn. NMOS lub E-NMOS.
Zawiera dwa obszary n+ silnie domieszkowane donorowo w małej
odlegÅ‚oÅ›ci (rzÄ™du kilku µm). W strefie miÄ™dzy nimi powstaje zaindukowany
kanał. Nad warstwą kanału metalowa bramka, oddzielona warstwą
izolacyjną (SiO2). Aby nie wystąpił przepływ prądu przez złącza pn: B-S
oraz B-D - Å‚Ä…czy siÄ™ B z S (brak polaryzacji w kier. przewodzenia) oraz
zapewnia dodatnią polaryzację D wzgl. B (czyli wzgl. S)  poprzez obwód.
Obwód między drenem (D) i zródłem (S) bez polaryzacji obszaru bramka
(G)  podłoże (B) zachowuje się jak dwie przeciwsobnie połączone diody;
tzn. nie przewodzi prądu. Dodatnia polaryzacja bramki wzgl. podłoża
powyżej napięcia progowego powoduje powstanie tzw. kanału inwersyjnego
pod obszarem bramki  typu n (nadmiar nośników ujemnych). Od podłoża
jest on oddzielony izolującą warstwą zubożoną (ładunki jonowe).
Połączenie między drenem (D) i
zródłem (S) zachowuje się tu jak 3
połączone szeregowo rezystancje 
obszarów n+ drenu i zródła oraz
rezystancja kanału zależna m.in. od
jego grubości, a zatem od napięcia
polaryzującego UGS, można więc
sterować prądem drenu ID poprzez
podanie odpowiedniego napięcia UGS.
Tranzystor typu zubożanego ma już technologicznie wbudowany kanał
przewodzący (tego samego typu co obszary S i D); napięciem UGS można go
poszerzać lub zwężać (aż do zatkania tranzystora).
Napięcie UDS zmienia rozkład pola 
powstaje kanał o kształcie klina. Przy
pełnym zaciśnięciu kanału przepływ
prÄ…du w wÄ…skiej strefie ma charakter
prądu przebicia  wartość ID przestaje
być zależna od napięcia UDS. Poniżej
charakterystyki:
a) wyjściowa,
b) przejściowa.
Tranzystor unipolarny złączowy  zamiast warstwy izolującej bramkę ma
wstecznie spolaryzowane złącze pn (zawsze typu zubożanego  aby
przerwać prąd trzeba złącze spolaryzować wstecznie).
Podstawowa różnica między tranzystorem polowym i tranzystorem
bipolarnym: sterowanie napięciowe  brak prądu bramki w stanie
ustalonym. Przy pracy dwustanowej tranzystora polowego (przewodzi  nie
przewodzi) w stanie przewodzenia napięcie UDS prawie liniowo zależy od
prÄ…du (RDSon), w tranzystorach bipolarnych w stanie nasycenia UCE=UCE sat
napięcie w niewielkim stopniu zależy od prądu.
Parametry graniczne:
Napięcie dren-zródło UDS max,
PrÄ…d drenu ID max,
Napięcie bramka-zródło UGS max,
Moc strat Pmax.


Wyszukiwarka