ÿþ3 6 1
1 6 W Z M A C N I A C Z E M O C Y
1 6 . 1 S P E C Y F I C Z N E P R O B L E M Y W Z M A C N I A C Z Y M O C Y
Z a d a n i e m w z m a c n i a c z a m o c y j e s t d o s t a r c z e n i e d o o b c i |e n i a
o d p o w i e d n i o d u |e j n i e z n i e k s z t a Bc o n e j m o c y u |y t e c z n e j s y g n a Bu . Z t e g o
w z g l d u w a r u n k i p r a c y t r a n z y s t o r ó w s t u o d m i e n n e n i | w s t o p n i a c h
m a Be j m o c y , p o n i e w a | d u |y p o z i o m s y g n a Bu w y m a g a p e Bn i e j s z e g o
w y k o r z y s t a n i a g r a n i c z n y c h , d o p u s z c z a l n y c h w a r t o [c i m o c y , p r d ó w
i n a p i t r a n z y s t o r a .
P r z y p r o j e k t o w a n i u w z m a c n i a c z y m o c y b r a n e s p o d u w a g n a s t p u j c e
c z y n n i k i :
- m a k s y m a l n a m o c w y j [c i o w a P L m a x p r z y n o m i n a l n e j r e z y s t a n c j i
o b c i |e n i a ,
- z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e ( w s p ó Bc z y n n i k z a w a r t o [c i h a r m o n i c z n y c h
h ) ,
- z n i e k s z t a Bc e n i a l i n i o w e ( d o l n a i g ó r n a c z s t o t l i w o [ g r a n i c z n a f d
i f g ) ,
- s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a · .
W y m i e n i o n e p a r a m e t r y s w z a j e m n i e o d s i e b i e u z a l e |n i o n e i p r z y
o c e n i e w z m a c n i a c z a m o c y w s z y s t k i e o n e m u s z b y t r a k t o w a n e
Bc z n i e . M a k s y m a l n a m o c w y j [c i o w a w z m a c n i a c z a j e s t o g r a n i c z o n a
u |y t e c z n y m p o l e m c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h z a s t o s o w a n y c h
t r a n z y s t o r ó w .
W e w z m a c n i a c z a c h m o c y s t o s o w a n e s p o w s z e c h n i e k r z e m o w e
t r a n z y s t o r y b i p o l a r n e i t r a n z y s t o r y M O S s p e c j a l n e j k o n s t r u k c j i .
U |y t e c z n y o b s z a r c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h t y c h t r a n z y s t o r ó w j e s t
o g r a n i c z o n y d o p u s z c z a l n y m i w a r t o [c i a m i m o c y s t r a t o r a z p r d ó w
i n a p i . P r z y k Ba d o w o n a r y s . 1 6 . 1 p r z e d s t a w i o n o z e s t a w t y c h
o g r a n i c z e D d l a t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o w p o l u j e g o c h a r a k t e r y s t y k
w y j [c i o w y c h .
U |y t e c z n y o b s z a r c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h t r a n z y s t o r a
b i p o l a r n e g o o g r a n i c z a j n a s t p u j c e l i n i e :
- P C m a x - m a k s y m a l n a m o c s t r a t w y n i k a j c a z m o |l i w o [c i r o z p r o s z e n i a
[r e d n i e j m o c y w y d z i e l o n e j w t r a n z y s t o r z e i m a k s y m a l n e j t e m p e r a t u r y
s t r u k t u r y t r a n z y s t o r a ,
- P 2 - k r y t y c z n a m o c t z w . d r u g i e g o p r z e b i c i a , o g r a n i c z a j c a
3 6 2
d o p u s z c z a l n m o c s t r a t p r z y d u |y c h n a p i c i a c h U C E ,
- U C E m a x - m a k s y m a l n a c h w i l o w a w a r t o [ n a p i c i a U C E ,
- I C E m a x - m a k s y m a l n a c h w i l o w a w a r t o [ p r d u k o l e k t o r a ,
- r C E S - l i n i a o d p o w i a d a j c a u m o w n e j w a r t o [c i r e z y s t a n c j i r C E S , k t ó r a
o d d z i e l a u |y t e c z n y o b s z a r c h a r a k t e r y s t y k t r a n z y s t o r a o d o b s z a r u
n a s y c e n i a .
I C
I C m a x
I B
P 2
D r u g i e
P C m a x ( T C = 2 5 0 C )
p r z e b i c i e
r C E S
( T j = 1 5 0 0 C )
0
U C E m a x U C E
R y s . 1 6 . 1 . U |y t e c z n y o b s z a r c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h t r a n z y s t o r a b i p o l a r n e g o w e
w z m a c n i a c z u m o c y
Z w y s z c z e g ó l n i o n y c h o g r a n i c z e D n a j i s t o t n i e j s z e j e s t o g r a n i c z e n i e
m a k s y m a l n e j m o c y s t r a t , g d y | z a w s z e i l o c z y n I C m a x U C E m a x j e s t
z n a c z n i e w i k s z y n i | P C m a x
1 6 . 1 . 1 . O d p r o w a d z e n i e c i e p Ba z t r a n z y s t o r a m o c y
M a k s y m a l n a m o c s t r a t z a l e |y o d d o p u s z c z a l n e j t e m p e r a t u r y
p ó Bp r z e w o d n i k a T j m a x , t e m p e r a t u r y o b u d o w y T c o r a z r e z y s t a n c j i
t e r m i c z n e j m i d z y p ó Bp r z e w o d n i k i e m a o b u d o w R t h j - c
T j m a x - T c
P C m a x = ( 1 6 . 1 )
R t h j - c
N a r y s . 1 6 . 2 p r z e d s t a w i o n o z a s t p c z y u k Ba d d l a w i e l k o [c i m o c -
t e m p e r a t u r a , r e p r e z e n t u j c y p r o c e s w y m i a n y c i e p Ba m i d z y z Bc z e m
k o l e k t o r o w y m a o t o c z e n i e m .
3 6 3
R t h c - a
R t h j ( c ) R t h c - r ( r ) - a
R t h r
( j ) - c
( a )
P C
T j C t h j T c C t h c T r C t h r
T a
R y s . 1 6 . 2 . C i e p l n y s c h e m a t z a s t p c z y t r a n z y s t o r a
R e z y s t a n c j e c i e p l n e R t h j - c , R t h c - r , R t h c - a , R t h r - a w r a z z p o j e m n o [c i a m i
c i e p l n y m i C t h j , C t h c , C t h r o b r a z u j t r a n s m i s j c i e p Ba o d z Bc z a
k o l e k t o r o w e g o d o k o r p u s u t r a n z y s t o r a ( R t h j - c C t h j ) , o d k o r p u s u d o
r a d i a t o r a i o t o c z e n i a ( R t h c - r , R t h c - a , C t h c ) i o d r a d i a t o r a d o o t o c z e n i a
( R t h r - a , C t h r ) .
R e z y s t a n c j i p o j e m n o [ c i e p l n d e f i n i u j e m y w n a s t p u j c y
s p o s ó b
"T
üø
R t h =
ôø
ôø
P
( 1 6 . 2 )
ýø
"Q
ôø
C t h =
ôø
"T þø
g d z i e :
"T - r ó |n i c a t e m p e r a t u r o [r o d k ó w w y m i e n i a j c y c h c i e p Bo ,
P - o d p r o w a d z a n a m o c ,
"Q - p r z y r o s t e n e r g i i c i e p l n e j z m a g a z y n o w a n e j w d a n y m o b s z a r z e
p r z y r ó |n i c y t e m p e r a t u r "T .
N a r y s . 1 6 . 2 p r z e z T j , T c , T r , T a o z n a c z o n o o d p o w i e d n i o
t e m p e r a t u r y z Bc z a k o l e k t o r o w e g o , k o r p u s u t r a n z y s t o r a , r a d i a t o r a
i o t o c z e n i a . A b y t e m p e r a t u r a z Bc z a n i e p r z e k r o c z y Ba m a k s y m a l n e j
d o p u s z c z a l n e j w a r t o [c i T j m a x , p r z y n a j w y |s z e j p r z e w i d y w a n e j
t e m p e r a t u r z e o t o c z e n i a T a m a x , m u s i b y s p e Bn i o n y w a r u n e k
"T m a x = T j m a x - T a m a x d" R t h P C m a x ( 1 6 . 3 )
g d z i e p r z y j t o , |e g Bó w n c z [ m o c y w y d z i e l o n e j w z Bc z u s t a n o w i
m o c k o l e k t o r a .
N a p o d s t a w i e s c h e m a t u z a s t p c z e g o z r y s . 1 6 . 2 m o |e m y o k r e [l i
z w i z e k m i d z y t e m p e r a t u r z Bc z a T j , t e m p e r a t u r o t o c z e n i a T a
a m o c P C w y d z i e l a n w t r a n z y s t o r z e w s t a n i e u s t a l o n y m .
T j - T a = P C R t h c - r + R t h r - a | | R t h c - a + R t h j - c = R t h P C ( 1 6 . 4 )
( )
[ ]
3 6 4
Z a l e |n o [ ( 1 6 . 4 ) m o |e b y w y k o r z y s t a n a d o o b l i c z e D k o n s t r u k c j i
r a d i a t o r a . Z e w z g l d ó w e k o n o m i c z n y c h i f u n k c j o n a l n y c h s t o s u j e s i
m o |l i w i e m a By r a d i a t o r , c o w k o n s e k w e n c j i p r o w a d z i d o t e g o , |e
t e m p e r a t u r a z Bc z a t r a n z y s t o r a j e s t b l i s k a m a k s y m a l n e j . P o c i g a t o z a
s o b k o n i e c z n o [ b a r d z o s t a r a n n e j s t a b i l i z a c j i t e m p e r a t u r o w e j p u n k t u
p r a c y t r a n z y s t o r a . M o c w y d z i e l o n a w t r a n z y s t o r z e p o w o d u j e p r z y r o s t
t e m p e r a t u r y j e g o z Bc z a , a p r z y r o s t t e m p e r a t u r y p r z y n i e o d p o w i e d n i e j
s t a b i l i z a c j i p u n k t u p r a c y p o w o d u j e w z r o s t p r d u k o l e k t o r a i d a l s z e
z w i k s z e n i e m o c y s t r a t . W u k Ba d z i e m o c - t e m p e r a t u r a w y s t p u j e
s p r z |e n i e z w r o t n e , k t ó r e w p e w n y c h w a r u n k a c h m o |e b y d o d a t n i e .
J e |e l i j e s t o n o d o s t a t e c z n i e s i l n e , t o u k Ba d s t a j e s i n i e s t a b i l n y
i t e m p e r a t u r a z Bc z a n a r a s t a a | d o z n i s z c z e n i a t r a n z y s t o r a .
1 6 . 1 . 2 . K l a s y p r a c y w z m a c n i a c z y
P o d z i a B w z m a c n i a c z y n a k l a s y p r a c y j e s t d o k o n y w a n y
w z a l e |n o [c i o d k t a p r z e p By w u p r d u w y j [c i o w e g o ˜ , k t ó r y w i |e s i
z p o Bo |e n i e m p u n k t u p r a c y n a c h a r a k t e r y s t y c e p r z e j [c i o w e j t r a n z y s t o r a ,
c o p o g l d o w o p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 6 . 3 .
i C , i D i C , i D
i C , i D
Q
Q
Q
u B E , u G S u B E , u G S u B E , u G S
É t É t É t
k l a s a A B
k l a s a A k l a s a B
R y s . 1 6 . 3 . K l a s y p r a c y w z m a c n i a c z y
Z p o Bo |e n i a p u n k t u p r a c y w y n i k a , |e m o c t r a c o n a w t r a n z y s t o r z e
p r z y b r a k u s y g n a Bu z a l e |y o d k l a s y p r a c y i j e s t n a j w i k s z a w k l a s i e A .
W k l a s i e B k t p r z e p By w u p r d u j e s t b l i s k i 1 8 0 , z a [ p u n k t p r a c y
l e |y w p o b l i |u g r a n i c y o d c i c i a p r d u . P o n i e w a | s y g n a B w y j [c i o w y
z a w i e r a t y l k o p o Bó w k s y g n a Bu w e j [c i o w e g o , z a t e m k o n i e c z n e j e s t
z a s t o s o w a n i e d r u g i e g o e l e m e n t u w z m a c n i a j c e g o , o d t w a r z a j c e g o
d r u g p o Bó w k s y g n a Bu , t z n . p r a c a w k l a s i e B j e s t m o |l i w a t y l k o w
u k Ba d z i e s y m e t r y c z n y m ( p r z e c i w s o b n y m ) .
K l a s a A B j e s t p o [r e d n i m i d z y k l a s A i B ( 1 8 0 o < ˜< 3 6 0 o ) .
3 6 5
Z e w z g l d u n a z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e p r a c a u k Ba d u w k l a s i e A B j e s t
m o |l i w a , p o d o b n i e j a k w k l a s i e B , t y l k o w u k Ba d a c h p r z e c i w s o b n y c h .
W e w z m a c n i a c z u k l a s y C p u n k t p r a c y e l e m e n t u a k t y w n e g o j e t t a k
u s t a w i o n y , |e k t p r z e p By w u p r d u w o b w o d z i e w y j [c i o w y m t e g o
e l e m e n t u j e s t m n i e j s z y o d 1 8 0 ( 0 < ˜ < 1 8 0 ) .
K l a s a C n i e m o |e b y s t o s o w a n a w e w z m a c n i a c z a c h
c z s t o t l i w o [c i a k u s t y c z n y c h , p o n i e w a | n a w e t p r z y z a s t o s o w a n i u u k Ba d u
p r z e c i w s o b n e g o i s t n i e j e c z [ o k r e s u , w k t ó r e j o d c i t e s o b y d w a
e l e m e n t y w z m a c n i a j c e i s y g n a B w y j [c i o w y n a r e z y s t o r z e o b c i |e n i a j e s t
z n i e k s z t a Bc o n y . K l a s C s t o s u j e s i w e w z m a c n i a c z a c h r e z o n a n s o w y c h ,
w k t ó r y c h o b c i |e n i e j e s t d o Bc z o n e d o t r a n z y s t o r a p r z e z o b w ó d
r e z o n a n s o w y o d u |e j d o b r o c i i w ó w c z a s n a p i c i e n a o b w o d z i e j e s t
s i n u s o i d a l n e n i e z a l e |n i e o d k s z t a Bt u i m p u l s u p r d u d o p r o w a d z o n e g o d o
t e g o o b w o d u .
1 6 . 1 . 3 . U k Ba d y s p r z g a j c e o b c i |e n i e z e w z m a c n i a c z e m
Z e w z g l d u n a t r a n s m i s j d u |y c h m o c y z e w z m a c n i a c z a d o
o b c i |e n i a s p r z |e n i e p o j e m n o [c i o w e n i e j e s t n a j l e p s z y m
r o z w i z a n i e m , z u w a g i n a d u |e s t a Be c z a s o w e o r a z d u |e p r d y . P r z y
m a Be j w a r t o [c i r e z y s t a n c j i o b c i |e n i a , p o j e m n o [ s p r z g a j c a m u s i b y
d u |a d l a z a p e w n i e n i a w y m a g a n e j w a r t o [c i d o l n e j p u l s a c j i g r a n i c z n e j .
E l e m e n t e m s p r z g a j c y m u m o |l i w i a j c y m r ó w n o c z e s n e d o p a s o w a n i e
p o m i d z y w z m a c n i a c z e m a o b c i |e n i e m j e s t t r a n s f o r m a t o r . P o s i a d a o n
j e d n a k w i e l e w a d , z k t ó r y c h n a j w a |n i e j s z e t o :
- o g r a n i c z e n i e c h a r a k t e r y s t y k i c z s t o t l i w o [c i o w e j ,
- d u |e g a b a r y t y i c i |a r .
W u k Ba d a c h s c a l o n y c h e l i m i n u j e s i e l e m e n t y s p r z g a j c e p o p r z e z
s y m e t r y c z n e z a s i l a n i e z d w ó c h zr ó d e B n a p i c i a , c o u m o |l i w i a r e l i z a c j
u k Ba d u , w k t ó r y m s k Ba d o w a s t a Ba n a p i c i a w y j [c i o w e g o j e s t r ó w n a z e r u .
1 6 . 1 . 4 . Z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e w e w z m a c n i a c z a c h m o c y
B a r d z o w a |n y m p a r a m e t r e m d l a w z m a c n i a c z y m o c y s
z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e . W y n i k a t o z w i e l k o s y g n a Bo w e j p r a c y
e l e m e n t ó w w z m a c n i a j c y c h , k t ó r y c h p a r a m e t r y z m i e n i a j s i
w s z e r o k i c h g r a n i c a c h w z a l e |n o [c i o d p o Bo |e n i a c h w i l o w e g o p u n k t u
p r a c y , z m i e n i a j c e g o s i w r a z z c h w i l o w w a r t o [c i s y g n a Bu
s t e r u j c e g o . W z m a c n i a c z e m o c y n i e s w i c [c i [l e b i o r c u k Ba d a m i
l i n i o w y m i , a t y l k o p r z y p r a w i d Bo w y m d o b o r z e w a r u n k ó w p r a c y
3 6 6
e l e m e n t ó w w z m a c n i a j c y c h m o g b y t r a k t o w a n e j a k o u k Ba d y p r a w i e
l i n i o w e . D l a o c e n y z n i e k s z t a Bc e n i a s y g n a Bu w y j [c i o w e g o d e f i n i u j e s i
w s p ó Bc z y n n i k z n i e k s z t a Bc e D n i e l i n i o w y c h h
n
2 2 2 . . . 2
h = h 2 + h 3 + h 4 + = ( 1 6 . 5 )
"h
k
k = 2
p r z y c z y m s t o s u n e k k - t e j h a r m o n i c z n e j d o p i e r w s z e j h a r m o n i c z n e j
I k
h k = ( 1 6 . 6 )
I 1
n a z y w a s i z a w a r t o [c i k - t e j h a r m o n i c z n e j . Z a z w y c z a j a m p l i t u d y
h a r m o n i c z n y c h m a l e j w r a z z e w z r o s t e m i c h r z d u .
1 6 . 2 . W Z M A C N I A C Z E M O C Y K L A S Y A
1 6 . 2 . 1 . W z m a c n i a c z z o b c i |e n i e m r e z y s t a n c y j n y m b e z p o [r e d n i o
w Bc z o n y m w o b w ó d k o l e k t o r a
B e z p o [r e d n i e w Bc z e n i e o b c i |e n i a w o b w ó d k o l e k t o r a , j a k
w n a j p r o s t s z y m w z m a c n i a c z u n a r y s . 1 6 . 4 a , m a b a r d z o o g r a n i c z o n e
z a s t o s o w a n i e w p r a k t y c e , g Bó w n i e z e w z g l d u n a p r z e p By w s k Ba d o w e j
s t a Be j p r d u w o b c i |e n i u ( n p . w g Bo [n i k u j e s t o n n i e p o |d a n y ) o r a z
n i e w i e l k s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n . Z a l e |n o [c i e n e r g e t y c z n e t e g o u k Ba d u
m o g j e d n a k d l a n a s s t a n o w i p e w n e o d n i e s i e n i e d l a p o r ó w n a n i a
i o c e n y i n n y c h r o z w i z a D u k Ba d o w y c h w z m a c n i a c z y m o c y .
J a k p o k a z a n o n a r y s . 1 6 . 4 b , c h w i l o w y p u n k t p r a c y t r a n z y s t o r a
p r z e m i e s z c z a s i p o l i n i i p r o s t e j ( c h a r a k t e r y s t y c e r o b o c z e j ) o k r e [l o n e j
r ó w n a n i e m : U C C = u C E + i C R L .
a ) b )
+ U C C r C E S
i C
i C
U C C P C m a x
R L
R B
R L A
i C
I c m
Q
C 1
I C Q
u C E
B
0
u C E - À 0 À
É t
U c m U C E Q U C C
U m i n
R y s . 1 6 . 4 . W z m a c n i a c z z o b c i |e n i e m r e z y s t a n c y j n y m w k o l e k t o r z e :
a ) s c h e m a t , b ) c h a r a k t e r y s t y k a r o b o c z a u k Ba d u
3 6 7
N a j w i k s z m o c w y j [c i o w ( w y d z i e l o n w r e z y s t a n c j i R L
u z y s k u j e s i , g d y s p o c z y n k o w y p u n k t p r a c y Q j e s t t a k d o b r a n y , |e l e |y
o n n a h i p e r b o l i m a k s y m a l n e j m o c y s t r a t P C m a x i p o s i a d a w s p ó Br z d n e
U C C 2 P C m a x
U C E Q = , I C Q = ( 1 6 . 7 )
2 U C C
C h a r a k t e r y s t y k a r o b o c z a j e s t w t e d y s t y c z n a d o h i p e r b o l i P C m a x
w p u n k c i e Q i o d p o w i a d a r e z y s t a n c j i R L n a z y w a n e j o p t y m a l n . S t d
R L o p t w y n o s i
2
U C C - U C E Q U C E Q U C C U C C
R L = = = = = R L o p t ( 1 6 . 8 )
I C Q I C Q 2 I C Q 4 P C m a x
P r z y s i n u s o i d a l n y m w y s t e r o w a n i u t r a n z y s t o r a , g d y n a p i c i e
u C E t = U C E Q + U c m s i n É t , m o c s y g n a Bu z m i e n n e g o w y d z i e l o n a
( )
w o b c i |e n i u w y n o s i
2
U c m
P L = ( 1 6 . 9 )
2 R L
J a k w y n i k a z r y s . 1 6 . 4 b , m a k s y m a l n a a m p l i t u d a n a p i c i a U c m
i p r d u I c m w o b c i |e n i u w y n i k a z o g r a n i c z e n i a u |y t e c z n e g o o b s z a r u
c h a r a k t e r y s t y k t r a n z y s t o r a , w p r o w a d z o n e g o l i n i r C E S r o z g r a n i c z a j c
o b s z a r n a s y c e n i a o d o b s z a r u a k t y w n e g o .
U c m = U C E Q - U m i n = ¾ U C E Q
( 1 6 . 1 0 )
U C m
I c m = = I C Q ¾
R L
p r z y c z y m
U c m U m i n R L
¾ = = 1 - = ( 1 6 . 1 1 )
U C E Q U C E Q R L + r C E S
j e s t n a z y w a n y w s p ó Bc z y n n i k i e m w y k o r z y s t a n i a n a p i c i a .
W y k o r z y s t u j c z a l e |n o [c i ( 1 6 . 8 ) - ( 1 6 . 1 1 ) , o t r z y m u j e m y
2
U P C
P L m a x = ¾2 C E Q = ¾2 m a x ( 1 6 . 1 2 )
2 R L o p t 2
Zr e d n i a m o c d o s t a r c z o n a z e zr ó d Ba z a s i l a n i a w y n o s i
3 6 8
T
1
P D = U C C i C t d t = U C C I C Q = 2 P C m a x ( 1 6 . 1 3 )
( )
+"
T
0
N a p o d s t a w i e z a l e |n o [c i ( 1 6 . 1 2 , 1 6 . 1 3 ) m o |n a w y z n a c z y
s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n u k Ba d u
P C m a x
P L m a x ¾2 2 2
¾
· = = = ( 1 6 . 1 4 )
m a x
P D 2 P C m a x 4
W g r a n i c z n y m p r z y p a d k u , p r z y z a Bo |e n i u U c m = U C E Q , t z n . p r z y
p o m i n i c i u o g r a n i c z e n i a u |y t e c z n e g o o b s z a r u c h a r a k t e r y s t y k
t r a n z y s t o r a l i n i r C E S , w s p ó Bc z y n n i k w y k o r z y s t a n i a n a p i c i a ¾ = 1 ,
a z z a l e |n o [c i ( 1 6 . 1 2 , 1 6 . 1 4 ) o t r z y m u j e m y
P C m a x
P L m a x =
2
( 1 6 . 1 5 )
1
· = ’! 2 5 %
m a x
4
'
P r z y n i e p e Bn y m w y s t e r o w a n i u w z m a c n i a c z a , t z n . d l a I c m = k I C Q ,
U c m = k ¾ U C C , k = U i n / U i n m a x d" 1 m o c w y j [c i o w a i s p r a w n o [
( )
u l e g a j z m n i e j s z e n i u k - k r o t n i e , z a t e m
P L k
( ) 1
2 2
·m a x k = = ¾ k ( 1 6 . 1 6 )
( )
P D 4
U k Ba d c h a r a k t e r y z u j e s i b a r d z o m a B s p r a w n o [c i , c o w i |e s i
z t y m , |e w o b c i |e n i u w y d z i e l a s i b e z p r o d u k t y w n i e m o c p r d u s t a Be g o
2
P L D C = I C Q R L n i e z a l e |n i e o d a m p l i t u d y s y g n a Bu z m i e n n e g o . M o c s t r a t
w t r a n z y s t o r z e j e s t n a j w i k s z a i r ó w n a P C m a x , g d y w z m a c n i a c z n i e j e s t
s t e r o w a n y .
1 6 . 2 . 2 . W z m a c n i a c z z e s p r z |e n i e m t r a n s f o r m a t o r o w y m
W z m a c n i a c z m o c y k l a s y A z o b c i |e n i e m d o p a s o w a n y m z a
p o m o c t r a n s f o r m a t o r a s t o s u j e s i w o g r a n i c z o n y c h p r z y p a d k a c h d l a
s k r a j n y c h w a r t o [c i r e z y s t a n c j i o b c i |e n i a ( b a r d z o d u |y c h l u b b a r d z o
m a By c h ) l u b , g d y k o n i e c z n a j e s t i z o l a c j a g a l w a n i c z n a o b c i |e n i a .
T r a n s f o r m a t o r y m a j b o w i e m l i c z n e w a d y , t a k i e j a k : w y s o k a c e n a , d u |y
c i |a r i r o z m i a r y , p o w o d u j o g r a n i c z e n i e p a s m a c z s t o t l i w o [c i
p r z e n o s z o n y c h p r z e z w z m a c n i a c z . W p r o w a d z a j t a k |e n i e l i n i o w e
3 6 9
z n i e k s z t a Bc e n i a s y g n a Bó w , g Bó w n i e w s k u t e k n i e l i n i o w o [c i k r z y w e j
m a g n e s o w a n i a . U p r o s z c z o n y s c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a m o c y w
k l a s i e A z t r a n s f o r m a t o r o w y m d o p a s o w a n i e m o b c i |e n i a w r a z z j e g o
c h a r a k t e r y s t y k r o b o c z p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 6 . 5 .
C h a r a k t e r y s t y k a r o b o c z a ( p r o s t a p r a c y ) j e s t l i n i p r o s t
w y z n a c z o n p r z e z p r z e t r a n s f o r m o w a n r e z y s t a n c j o b c i |e n i a
'
R L = p 2 R L ( p - p r z e k Ba d n i a t r a n s f o r m a t o r a ) .
a )
b )
+ U C C r C E S
- 1 / r 1
i C
i C
p : 1
P C m a x
A
R L
'
R L = p 2 R L P L
'
I c m
- 1 / R L
Q
I C Q
I c m
B
I C m i n
0
U C C
u C E - À 0 À
É t
U m i n U c m U C E Q U c m
R y s . 1 6 . 5 . W z m a c n i a c z z o b c i |e n i e m t r a n s f o r m a t o r o w y m :
a ) s c h e m a t , b ) c h a r a k t e r y s t y k a r o b o c z a
P r o s t p r a c y d l a p r d u s t a Be g o w y z n a c z a n i e w i e l k a r e z y s t a n c j a r 1
u z w o j e n i a p i e r w o t n e g o t r a n s f o r m a t o r a , t a k |e
U C E Q = U C C - r 1 I C Q H"U C C
A b y z a p e w n i d o b r e w y k o r z y s t a n i e t r a n z y s t o r a , p r o s t a p r a c y
p o w i n n a p r z e c i n a c a Be p o l e j e g o c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h
i p r z e b i e g a s t y c z n e d o h i p e r b o l i m a k s y m a l n e j m o c y s t r a t P C m a x .
S p o c z y n k o w y p u n k t p r a c y p o w i n i e n l e |e w p o b l i |u [r o d k a p r o s t e j
p r a c y . O d p o w i a d a t o o p t y m a l n e j p r z e t r a n s f o r m o w a n e j r e z y s t a n c j i
o b c i |e n i a
U c m U C E Q
'
R L = = ( 1 6 . 1 7 )
I c m I C Q
W c e l u d o p a s o w a n i a o b c i |e n i a n a l e |y d o b r a p r z e k Ba d n i
'
t r a n s f o r m a t o r a p o p t = R L / R L . Z a k Ba d a j c m a B r e z y s t a n c j u z w o j e D
t r a n s f o r m a t o r a d l a p r d u s t a Be g o U C E Q H"U C C , a m o c p o b i e r a n a z e
zr ó d Ba z a s i l a n i a w y n o s i
P D = U C E Q I C Q ( 1 6 . 1 8 )
P r z y p e Bn y m w y s t e r o w a n i u w z m a c n i a c z a a m p l i t u d a n a p i c i a z m i e n n e g o
3 7 0
w y n o s i
U c m = U C E Q - U m i n = ¾ U C E Q ( 1 6 . 1 9 )
g d z i e : ¾ = 1 - U m i n / U C E Q j e s t w s p ó Bc z y n n i k i e m w y k o r z y s t a n i a
n a p i c i a .
W o b w o d z i e k o l e k t o r a p By n i e p r d o a m p l i t u d z i e
I c m = I C Q - I m i n = ³ I C Q ( 1 6 . 2 0 )
g d z i e ³ = 1 - I m i n / I C Q j e s t w s p ó Bc z y n n i k i e m w y k o r z y s t a n i a p r d u .
N a p o d s t a w i e z a l e |n o [c i ( 1 6 . 1 8 - 1 6 . 2 0 ) m o |e m y w y z n a c z y m o c
w y j [c i o w w z m a c n i a c z a p r z y p e Bn y m w y s t e r o w a n i u
1 1
P L m a x = U c m I c m = ¾³ P D ( 1 6 . 2 1 )
( )
2 2
M a k s y m a l n a s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a ( p r z y p e Bn y m w y s t e r o w a n i u ) j e s t
r ó w n a
P L m a x 1
·m a x = = ¾ ³ ( 1 6 . 2 2 )
( )
P D 2
G d y b y e l e m e n t w z m a c n i a j c y b y B i d e a l n y , t z n . U m i n = 0 ,
I m i n = 0 ¾ = ³ = 1 , t o m a k s y m a l n a s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a
( )
w z m a c n i a c z a b y Ba b y r ó w n a : ·m a x = 5 0 % . W r z e c z y w i s t y m
w z m a c n i a c z u t r a n s f o r m a t o r o w y m w k l a s i e A z t r a n z y s t o r e m b i p o l a r n y m
m a k s y m a l n a s p r a w n o [ o s i g a 3 5 - 4 5 % .
J e |e l i w y s t e r o w a n i e j e s t n i e p e Bn e ( k = U i / U i m a x d" 1 ) , t o
'
I k = k ³ I C Q , U c m k = k ¾ U C E Q ( 1 6 . 2 3 )
( ) ( )
1
P L k = ¾³ k 2 P D = k 2 P L m a x ( 1 6 . 2 4 )
( )
( )
2
P L 1
· k = = ¾ ³ k 2 = k 2 ·m a x ( 1 6 . 2 5 )
( )
( )
P D 2
M o c t r a c o n a w t r a n z y s t o r z e w y n o s i
P C = P D - P L = P D 1 - · ( 1 6 . 2 6 )
( )
S p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a j e s t p r o p o r c j o n a l n a d o k w a d r a t u
w s p ó Bc z y n n i k a w y s t e r o w a n i a k i d l a s y g n a Bó w o d u |e j d y n a m i c e z m i a n
( n p . d l a s y g n a Bó w a k u s t y c z n y c h ) [r e d n i a s p r a w n o [ j e s t b a r d z o m a Ba ,
a m o c d o s t a r c z o n a z z a s i l a c z a j e s t p r a k t y c z n i e t r a c o n a w e l e m e n c i e
w z m a c n i a j c y m .
3 7 1
1 6 . 3 . P R Z E C I W S O B N E W Z M A C N I A C Z E K L A S Y B i A B
W p r z e c i w s o b n y c h w z m a c n i a c z a c h k l a s y B p u n k t y p r a c y o b u
s y m e t r y c z n y c h e l e m e n t ó w w z m a c n i a j c y c h l e | w p o b l i |u o d c i c i a
p r d u . D z i k i t e m u m o c t r a c o n a w t r a n z y s t o r a c h p r z y b r a k u s y g n a Bu
s t e r u j c e g o j e s t b a r d z o m a Ba , c o e l i m i n u j e g Bó w n w a d w z m a c n i a c z a
k l a s y A .
P r d d o s t a r c z a n y p r z e z zr ó d Bo z a s i l a n i a j e s t z a l e |n y o d s y g n a Bu
s t e r u j c e g o . W p o r ó w n a n i u z e w z m a c n i a c z e m k l a s y A , w z m a c n i a c z
k l a s y B o d z n a c z a s i d u |o w i k s z s p r a w n o [c i p r z y p e Bn y m
w y s t e r o w a n i u , j a k t e | i z n a c z n i e w i k s z [r e d n i s p r a w n o [c i r o b o c z .
W z m a c n i a c z e k l a s y B m o g p r a c o w a w u k Ba d z i e p r z e c i w s o b n y m
z t r a n s f o r m a t o r e m w y j [c i o w y m ( r y s . 1 6 . 6 a ) , a l b o w u k Ba d z i e
p r z e c i w s o b n y m b e z t r a n s f o r m a t o r o w y m ( r y s . 1 6 . 6 b ) , k t ó r y w i s t o c i e
s t a n o w i s y m e t r y c z n y w t ó r n i k e m i t e r o w y , o m ó w i o n y w r o z d z i a l e 1 0 . 4 . 3 .
W d a l s z y c h r o z w a |a n i a c h z a j m i e m y s i b e z t r a n s f o r m a t o r o w y m u k Ba d e m
z r y s . 1 6 . 6 b .
a )
b )
p
: 1
2
T 1 T 1
U C C
u i '
U C C
i L R L
R L
u i " u i u o
U C C
T 2
T 2
p
: 1
2
R y s . 1 6 . 6 . U p r o s z c z o n e s c h e m a t y i d e o w e p r z e c i w s o b n y c h w z m a c n i a c z y k l a s y B :
a ) t r a n s f o r m a t o r o w e g o , b ) b e z t r a n s f o r m a t o r o w e g o
1 6 . 3 . 1 . Z a l e |n o [c i e n e r g e t y c z n e w z m a c n i a c z a k l a s y B
N a r y s . 1 6 . 7 . p r z e d s t a w i o n o p r o s t p r a c y i s p o c z y n k o w y p u n k t
p r a c y Q t r a n z y s t o r ó w w p o l u i c h c h a r a k t e r y s t y k w y j [c i o w y c h . N a
r y s u n k u t y m p o k a z a n o r ó w n i e | w y k r e s c z a s o w y p r z e b i e g u p r d u
k o l e k t o r ó w p r z y m a k s y m a l n y m w y s t e r o w a n i u w z m a c n i a c z a s y g n a Be m
s i n u s o i d a l n y m .
P r z y b r a k u w y s t e r o w a n i a s p o c z y n k o w y p u n k t p r a c y Q j e s t
o k r e [l o n y p r z e z w s p ó Br z d n e : U C E Q = U C C , I C Q = .
0
3 7 2
i C 1 i L
I C m a x A
U c m U m i n u C E 1
u C E 2
Q
- ÀÀ
0 0
Ét
0 U C E Q
U m i n U c m
I C m a x
B
i C 2
R y s . 1 6 . 7 . P r o s t a p r a c y i p r z e b i e g i c z a s o w e p r d o w k o l e k t o r ó w t r a n z y s t o r ó w
p r z e c i w s o b n e g o w z m a c n i a c z a w k l a s i e B .
P r z y w y s t e r o w a n i u n a p i c i e m s i n u s o i d a l n y m p r d k o l e k t o r a
t r a n z y s t o r a T p By n i e w c z a s i e j e d n e j p o Bo w y o k r e s u , a w c z a s i e d r u g i e j
p o Bo w y p r d p By n i e p r z e z t r a n z y s t o r T . P r z y p e Bn y m w y s t e r o w a n i u n a
r e z y s t a n c j i R w y s t p u j e n a p i c i e o a m p l i t u d z i e
U c m = U C E Q - U m i n = ¾U C E Q = ¾U C C ( 1 6 . 2 7 )
g d z i e ¾ = 1 - U m i n / U C E Q j e s t w s p ó Bc z y n n i k i e m w y k o r z y s t a n i a
n a p i c i a .
W o b w o d z i e k o l e k t o r a p By n i e p r d o a m p l i t u d z i e
I c m = I C m a x - I C Q = I C m a x ( 1 6 . 2 8 )
M o c w y j [c i o w a p r z y p e Bn y m w y s t e r o w a n i u w y n o s i
1 1
P L m a x = U c m I c m = ¾U C E Q I C m a x ( 1 6 . 2 9 )
( )
2 2
M a k s y m a l n a m o c d o s t a r c z o n a z e zr ó d e B z a s i l a j c y c h w y n o s i
P D m a x = 2 U C C I s r ( 1 6 . 3 0 )
P r z y p o b u d z e n i u s i n u s o i d a l n y m [r e d n i p r d z a s i l a n i a j e s t r ó w n y
I c m I C m a x - I C Q I C m a x
I s r = = = ( 1 6 . 3 1 )
ÀÀ À
P o p o d s t a w i e n i u ( 1 6 . 3 1 ) d o ( 1 6 . 3 0 ) o t r z y m u j e s i
2 2
P D m a x = U C C I C m a x - I C Q = U C C I C m a x ( 1 6 . 3 2 )
( )
ÀÀ
M a k s y m a l n s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n m o |e m y w y z n a c z y w o p a r c i u
o z a l e |n o [c i ( 1 6 . 2 9 ) i ( 1 6 . 3 2 )
P L m a x À
·m a x = = ¾ ( 1 6 . 3 3 )
P D m a x 4
3 7 3
P r z y i d e a l n y m e l e m e n c i e w z m a c n i a j c y m U m i n = 0 , ( ¾ = 1 )
m a k s y m a l n a s p r a w n o [ w z m a c n i a c z a k l a s y B w y n o s i
À
·m a x = = 7 8 , 5 % .
4
W r z e c z y w i s t y m w z m a c n i a c z u z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i m a k s y m a l n a
s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a o s i g a w a r t o [ 6 5 - 7 0 % .
W w a r u n k a c h z m i e n n e g o w y s t e r o w a n i a , g d y 0 < k d" 1 , a m p l i t u d y
p r d u i n a p i c i a w y n o s z o d p o w i e d n i o
' '
I c m = k I C m a x , U c m = k ¾U C E Q ( 1 6 . 3 4 )
M o c w y j [c i o w a
2
P L = k P L m a x ( 1 6 . 3 5 )
m o c d o s t a r c z o n a
P D = k P D m a x ( 1 6 . 3 6 )
o r a z s p r a w n o [ e n e r g e t y c z n a
· k = k ·m a x ( 1 6 . 3 7 )
( )
·
À
H" 7 8 %
P
4
·
P D
P L
P C m a x
P C
R y s . 1 6 . 8 . Z a l e |n o [c i m o c y
0 d o s t a r c z o n e j , m o c y w y j [c i o -
¾ 1
2
k
¾
w e j , m o c y s t r a t i s p r a w n o [c i
À
o d w s p ó Bc z y n n i k a w y s t e r o -
w a n i a w z m a c n i a c z a k l a s y B
M o c t r a c o n a w t r a n z y s t o r a c h w y n o s i
P C = P D - P L = k P D m a x - k 2 P L m a x ( 1 6 . 3 8 )
M o c t a o s i g a m a k s y m a l n w a r t o [ p r z y w s p ó Bc z y n n i k u w y s t e r o w a n i a
2 2
k = k m = H" i w y n o s i
À ¾ À
1 1
P C m a x = U C E Q I C m a x = U C C I C m a x ( 1 6 . 3 9 )
2 2
ÀÀ
3 7 4
W y p r o w a d z o n e z a l e |n o [c i m o c y d o s t a r c z o n e j , m o c y w y j [c i o w e j ,
m o c y s t r a t i s p r a w n o [c i e n e r g e t y c z n e j w e w z m a c n i a c z u k l a s y B
p r z e d s t a w i o n o g r a f i c z n i e n a r y s . 1 6 . 8 .
1 6 . 3 . 2 . C h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a i z n i e k s z t a Bc e n i a
n i e l i n i o w e
P r z e d s t a w i o n y n a r y s . 1 6 . 6 b u p r o s z c z o n y s c h e m a t i d e o w y
p r z e c i w s o b n e g o w z m a c n i a c z a n i e z a w i e r a u k Ba d u w s t p n e j p o l a r y z a c j i
b a z t r a n z y s t o r ó w , a z a t e m d l a m a By c h n a p i w e j [c i o w y c h
U B E P 2 < u I N < U B E P 1 ( 1 6 . 4 0 )
o b y d w a t r a n z y s t o r y s z a t k a n e , a n a p i c i e u O = 0 ( U j e s t n a p i c i e m
B E P
p r o g o w y m p r z e w o d z e n i a t r a n z y s t o r a ) . O z n a c z a t o , |e b e z w s t p n e j
p o l a r y z a c j i b a z t r a n z y s t o r ó w u k Ba d p r a c u j e w p By t k i e j k l a s i e C , d a j c
n i e l i n i o w c h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w u O = f u I N , j a k n a r y s . 1 6 . 9 .
( )
W y n i k i e m n i e l i n i o w o [c i c h a r a k t e r y s t y k i p r z e j [c i o w e j s z n i e k s z t a Bc e n i a
n i e l i n i o w e s y g n a Bu w y j [c i o w e g o , n a z y w a n e z n i e k s z t a Bc e n i a m i
s k r o [n y m i ( r y s . 1 6 . 9 ) . W p By w z n i e k s z t a Bc e D s k r o [n y c h j e s t s z c z e g ó l n i e
o d c z u w a l n y p r z y m a By c h n a p i c i a c h w e j [c i o w y c h ( n a p i c i e w y j [c i o w e 1
n a r y s . 1 6 . 9 ) .
E l i m i n a c j a z n i e k s z t a Bc e D s k r o [n y c h n i e j e s t m o |l i w a p r z y p o m o c y
u j e m n e g o s p r z |e n i a z w r o t n e g o , b o w i e m i c h zr ó d Be m j e s t
n i e p r z e w o d z e n i e t r a n z y s t o r ó w k o Dc o w e g o s t o p n i a ( z w i z a n e
z n a p i c i e m p r o g o w y m p r z e w o d z e n i a U ) , z a t e m w c z a s i e i c h
B E P
p o w s t a w a n i a p t l a s p r z |e n i a z w r o t n e g o j e s t o t w a r t a .
u O
u O
U C C - U C E S 1
2
1
- U B E P 2
t
0 u I N
U B E P 1
- U C C + U C E S 2
u I N
1 2
t
3 7 5
R y s . 1 6 . 9 . C h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a u k Ba d u z r y s . 1 6 . 6 b i i l u s t r a c j a z n i e k s z t a Bc e D
n i e l i n o w y c h
U s u n i c i e l u b z n a c z n e z m n i e j s z e n i e z n i e k s z t a Bc e D s k r o [n y c h j e s t
m o |l i w e p r z e z z a s t o s o w a n i e w s t p n e j p o l a r y z a c j i o b w o d u b a z
t r a n z y s t o r o w u s t a l a j c e j w Ba [c i w e s p o c z y n k o w e p r d y b a z i k o l e k t o r ó w .
N a r y s . 1 6 . 1 0 a p r z e d s t a w i o n o i d e d i o d o w e g o u k Ba d u w s t p n e j
p o l a r y z a c j i i s t a b i l i z a c j i u s t a l o n y c h p u n k t ó w p r a c y t r a n z y s t o r ó w T 1 i
T 2 , a n a r y s . 1 6 . 1 0 b - c h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w o t r z y m a n e g o u k Ba d u
w z m a c n i a c z a k l a s y A B .
O p t y m a l n a w a r t o [ p r d u s p o c z y n k o w e g o k o l e k t o r a , z a p e w n i a j c a
m i n i m a l n e z n i e k s z t a Bc e n i a s k r o [n e , m o |e b y o k r e [l o n a j e d y n i e d r o g
e k s p e r y m e n t a l n , j e d n a k d l a c e l ó w p r a k t y c z n y c h m o |n a p r z y j , |e j e s t
o n a r z d u k i l k u p r o c e n t w a r t o [c i p r d u I C m a x , a w i c w p By w a t y l k o
n i e z n a c z n i e n a s p r a w n o [ u k Ba d u .
u O
a )
U C C - U C E S 1
+ U C C
I
p
T 1
D
0 u I N
D
u i
R L u o
T 2
I
p
- U C C U C C - U C E S 2
R y s . 1 6 . 1 0 . W z m a c n i a c z k l a s y A B :
a ) u k Ba d w s t p n e j p o l a r y z a c j i i s t a b i l i z a c j i p u n k t ó w p r a c y t r a n z y s t o r ó w ,
b ) c h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a w z m a c n i a c z a
1 6 . 4 . R O Z W I Z A N I A U K AA D O W E W Z M A C N I A C Z Y K L A S Y A B
P o d s t a w o w y u k Ba d w s t p n e j p o l a r y z a c j i i s t a b i l i z a c j i p u n k t u
p r a c y p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 6 . 1 0 a . D i o d y D w p r o w a d z o n e d o o b w o d ó w
b a z t r a n z y s t o r ó w p o w i n n y p r a c o w a w t y c h s a m y c h w a r u n k a c h
t e r m i c z n y c h c o t r a n z y s t o r y . W t e d y c i e p l n e z m i a n y n a p i c i a
p r z e w o d z e n i a U b d o d t w a r z a z m i a n y n a p i c i a U s t a n o w i c e
D B E
3 7 6
g Bó w n e zr ó d Bo n i e s t a Bo [c i p u n k t u p r a c y i w u k Ba d z i e n a s t p i c z [c i o w a
l u b c a Bk o w i t a k o m p e n s a c j a t e m p e r a t u r o w y c h z m i a n p r d u k o l e k t o r a . W
u k Ba d a c h s c a l o n y c h j e s t m o |l i w e o s i g n i c i e p r a w i e 1 0 0 % s p r z |e n i a
t e r m i c z n e g o p o m i d z y t r a n z y s t o r a m i a d i o d a m i .
W u k Ba d a c h d y s k r e t n y c h , g d z i e t a k i e s p r z |e n i e b d z i e s Ba b s z e ,
p r d s p o c z y n k o w y s t a b i l i z u j e s i d o d a t k o w o s t o s u j c U S Z d l a k a |d e g o
z t r a n z y s t o r ó w ( r y s . 1 6 . 1 1 ) .
W c e l u z w i k s z e n i a w z m o c n i e n i a n a p i c i o w e g o i p r d o w e g o
m o |n a z a s t p i j e d n o z a zr ó d e B p r d o w y c h w s c h e m a c i e i d e o w y m n a
r y s . 1 6 . 1 0 a w z m a c n i a c z e m w k o n f i g u r a c j i O E , j a k t o p o k a z a n o n a
r y s . 1 6 . 1 1 . R o l t e g o w z m a c n i a c z a p e Bn i t r a n z y s t o r T 3 , k t ó r e g o e m i t e r
j e s t d o Bc z o n y d o u j e m n e g o b i e g u n a b a t e r i i - U C C . O z n a c z a t o , |e
s t e r o w a n i e t r a n z y s t o r e m T 3 , m u s i b y d o k o n a n e z a p o [r e d n i c t w e m
u k Ba d u p r z e s u w a j c e g o p o z i o m n a p i c i a .
W e w z m a c n i a c z a c h w i k s z y c h m o c y , c e l e m z m n i e j s z e n i a
w y m a g a n e g o p r d u w e j [c i o w e g o s t o p n i a m o c y , w k a |d y m
z w y m i e n i o n y c h u k Ba d ó w z a m i a s t p o j e d y n c z e g o t r a n z y s t o r a m o g b y
u |y t e p o Bc z e n i a D a r l i n g t o n a , d z i k i c z e m u u z y s k u j e s i z n a c z n e
z w i k s z e n i e w z m o c n i e n i a p r d o w e g o .
+ U C C
I p
T 1
R E
D
R E R L
D
u o
R y s . 1 6 . 1 1 . P r z e c i w s o b n y w z m a c n i a c z w
T 2
k l a s i e A B . Z a s t a p i e n i e j e d n e g o z e zr ó d e B
p r d o w y c h I w z m a c n i a c z e m w k o n f i g u -
T 3
p
u i
r a c j i O E
- U C C
N a r y s . 1 6 . 1 2 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t y i d e o w e s t o p n i k o Dc o w y c h
w z m a c n i a c z y k l a s y A B , w k t ó r y c h w m i e j s c e p o j e d y n c z e g o t r a n z y s t o r a
z a s t o s o w a n o u k Ba d y D a r l i n g t o n a z w y k Be ( r y s . 1 6 . 1 2 a ) l u b
p r z e c i w s t a w n e ( r y s . 1 6 . 1 2 b ) .
P r z e c i w s t a w n e p o Bc z e n i e D a r l i n g t o n a w u k Ba d z i e n a r y s . 1 6 . 1 2 b
p o z w a l a n a w y e l i m i n o w a n i e t r a n z y s t o r a m o c y t y p u p - n - p . M a t o
3 7 7
s z c z e g ó l n i e w a |n e z n a c z e n i e w t e c h n i c e u k Ba d ó w s c a l o n y c h .
W u k Ba d a c h D a r l i n g t o n a w p r o w a d z a s i d o d a t k o w r e z y s t a n c j
R o d p r o w a d z a j c c z [ p r d u p i e r w s z e g o s t o p n i a , c o u m o |l i w i a
n i e z a l e |n y d o b ó r w a r t o [c i p r d ó w o b u t r a n z y s t o r ó w . P r z e c i w s t a w n e
u k Ba d y D a r l i n g t o n a p o s i a d a j n a w e j [c i u t y l k o j e d n o z Bc z e b a z a -
e m i t e r i d l a t e g o w u k Ba d a c h t y c h s t o s u j e s i j e d n d i o d p o l a r y z u j c .
a ) b )
+ U C C + U C C
I
p
I p
T 1 '
T 1 '
T 1
T 1
R
D
R E
R E
D
R
R E R L u o
R E R L u o
D
D
T 2
T 2 '
T 2 '
T 3
T 2
T 3
R
u i
u i
R E 3
- U C C - U C C
R y s . 1 6 . 1 2 . W z m a c n i a c z e m o c y k l a s y A B z u k Ba d a m i D a r l i n g t o n a : a ) p r z e c i w s t a w n y ,
b ) q u a s i - p r z e c i w s t a w n y
N a r y s . 1 6 . 1 3 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y p r z e c i w s o b n e g o
w z m a c n i a c z a k l a s y A B , w k t ó r y m z a s t o s o w a n o p o j e m n o [c i o w e
s p r z |e n i e z o b c i |e n i e m , c o p o z w o l i Bo n a z a s t p i e n i e d w ó c h b a t e r i i
z a s i l a n i a ( ± U C C ) j e d n o p o d w ó j n y m n a p i c i u 2 U C C .
( )
W u k Ba d z i e t y m r ó w n i e | z o s t a Bo w y e l i m i n o w a n e zr ó d Bo p r d o w e
z a s i l a n i a d i o d D , k t ó r e z a s t p i o n o u k Ba d e m t y p u b o o t s t r a p
z w i e l o k r o t n i a j c y m e f e k t y w n r e z y s t a n c j w i d z i a n m i d z y b a z
t r a n z y s t o r a T 1 a s z y n n a p i c i a z a s i l a j a c e g o + 2 U C C .
G d y w z r o [n i e p o t e n c j a B k o l e k t o r a T 3 o "U , t o r ó w n i e | o w a r t o [ "U
w z r o [n i e p o t e n c j a B p u n k t u x , a z a t e m n a p i c i e n a r e z y s t o r z e R
p o z o s t a j e s t a Be ( t y m s a m y m p r d I = c o n s t ) .
R 2
W s t p n a p o l a r y z a c j a b a z y t r a n z y s t o r a T 3 z a p o m o c r e z y s t a n c j i
3 7 8
R F d z i a Ba s t a b i l i z u j c o n a n a p i c i e s p o c z y n k o w e p u n k t u A n a
p o z i o m i e U C C , b o w i e m r e z y s t a n c j a t a w n o s i U S Z n a p i c i o w e
r ó w n o l e g Be .
+ 2 U C C
R 3
x
R 2
T 1
C 1
R E
D
C S
A
R E
D
R F
T 2
R L
u o
R y s . 1 6 . 1 3 . P r z e c i w s o b n y w z m a c n i a c z
T 3
k l a s y A B z e s p r z |e n i e m
u i
p o j e m n o [c i o w y m
D o t y c h c z a s o m a w i a n e u k Ba d y w z m a c n i a c z y k l a s y A B z a w i e r a By
t r a n z y s t o r y r ó |n e g o t y p u - b y By u k Ba d a m i s y m e t r y c z n o -
p r z e c i w s t a w n y m i . N a r y s . 1 6 . 1 4 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y
w z m a c n i a c z a k l a s y A B z d i o d k l u c z u j c , w k t ó r y m z a s t o s o w a n o
w y Bc z n i e t r a n z y s t o r y n - p - n . U k Ba d t e n j e s t w y k o r z y s t y w a n y d o
b u d o w y s t o p n i k o Dc o w y c h m o n o l i t y c z n y c h w z m a c n i a c z y m o c y .
a ) b )
+ U + U
C C C C
R 1
R 1
T 1
T 1 '
i o
T 1
D
R 2
D
D 2 R u o
L
D 2
T 3 R u o
L
T 2
T 2
u i
R
u i
- U - U
C C C C
R y s . 1 6 . 1 4 . P r z e c i w s o b n y w z m a c n i a c z k l a s y A B z d i o d k l u c z u j c :
a ) s c h e m a t p o d s t a w o w y , b ) z u k Ba d e m D a r l i n g t o n a
+
+
3 7 9
Z a s a d d z i a Ba n i a u k Ba d u w y j a [n i m y n a p o d s t a w i e u p r o s z c z o n e g o
s c h e m a t u z r y s . 1 6 . 1 4 a . D i o d a D z a p e w n i a w s t p n p o l a r y z a c j
i s t a b i l i z a c j p u n k t u p r a c y t r a n z y s t o r a T 1 . D i o d a D 2 p r a c u j e j a k o
e l e m e n t p r z e Bc z a j c y i z a p e w n i a w Ba [c i w p r a c t r a n z y s t o r ó w T 1 i T 2 ,
n i e d o p u s z c z a j c d o j e d n o c z e s n e g o i c h p r z e w o d z e n i a . G d y p r d
o b c i |e n i a i o m a k i e r u n e k z g o d n y z z a s t r z a Bk o w a n y m n a r y s . 1 6 . 1 4 a , t o
p By n i e o n p r z e z d i o d D 2 i p r z e z t r a n z y s t o r T 2 . W t e d y n a p i c i e
U = U - U E" 0 i t r a n z y s t o r T n i e p r z e w o d z i . G d y z a [ p r d i o m a
B E 1 D D 2
k i e r u n e k p r z e c i w n y d o z a s t r z a Bk o w a n e g o , t o U = U - U H" 0 ,
D 2 D B E 1
d i o d a D n i e p r z e w o d z i , z a b e z p i e c z a j c p r z e d r ó w n o c z e s n y m
p r z e w o d z e n i e m T 1 i T 2 .
U l e p s z o n w e r s j o p i s a n e g o u k Ba d u p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 6 . 1 4 b ,
g d z i e w m i e j s c e t r a n z y s t o r a T 1 z a s t o s o w a n o u k Ba d D a r l i n g t o n a T 1 ' - T 1
o r a z w m i e j s c e t r a n z y s t o r a T 2 u k Ba d T 3 - T 2 . W w i e l u z a s t o s o w a n i a c h
w s t o p n i a c h k o Dc o w y c h m o c y s t o s u j e s i r ó |n o r o d n e z a b e z p i e c z e n i a
p r z e c i w z w a r c i o w e , o g r a n i c z n i k i p r d o w e i t p . , w y k o r z y s t u j c e m e t o d
p r ó b k o w a n i a p r d u ( p r d o w e U S Z ) .
1 6 . 5 . W Z M A C N I A C Z E M O C Y Z T R A N Z Y S T O R A M I M O S F E T
T r a n z y s t o r y p o l o w e m o c y , n a z y w a n e p o p u l a r n i e t r a n z y s t o r a m i
V D M O S , w y k a z u j w i e l e z a l e t w p o r ó w n a n i u z k r z e m o w y m i
t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i . D o i c h n a j w a |n i e j s z y c h z a l e t m o |e m y
z a l i c z y :
- b r a k z j a w i s k a d r u g i e g o p r z e b i c i a ,
- p o s i a d a j u j e m n y w s p ó Bc z y n n i k t e r m i c z n y k o n d u k t a n c j i k a n a Bu ,
p o z w a l a j c y n a r ó w n o l e g Be Bc z e n i e t r a n z y s t o r ó w b e z |a d n y c h
d o d a t k o w y c h z a b e z p i e c z e D,
- p o s i a d a j d u | s z y b k o [ d z i a Ba n i a w y n i k a j c z b a r d z o d u |e j
c z s t o t l i w o [c i g r a n i c z n e j o r a z b r a k u m a g a z y n o w a n i a n o [n i k ó w w
k a n a l e ( t r a n z y s t o r y t e n i e w y k a z u j z j a w i s k a p r z e c i g a n i a p r d u ,
c h a r a k t e r y s t y c z n e g o d l a t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h w y c h o d z c y c h z e
s t a n u n a s y c e n i a ) ,
- p o s i a d a j b a r d z o d u | i m p e d a n c j w e j [c i o w Z i n , k t ó r a p o z w a l a n a
z n a c z n e u p r o s z c z e n i e u k Ba d ó w s t e r o w a n i a i r e d u k c j m o c y p o b i e r a n e j
p r z e z t e u k Ba d y ,
- w y t w a r z a n e s k o m p l e m e n t a r n e t r a n z y s t o r ó w z k a n a Ba m i t y p u n i p ,
c o p o z w a l a n a r e a l i z a c j n a j p r o s t s z y c h s t r u k t u r u k Ba d o w y c h
3 8 0
w z m a c n i a c z y ,
- t e m p e r a t u r o w a s t a b i l n o [ p a r a m e t r ó w e l e k t r y c z n y c h t r a n z y s t o r ó w
V D M O S j e s t l e p s z a n i | t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h ,
- p o s i a d a j d o b r l i n i o w o [ c h a r a k t e r y s t y k p r z e j [c i o w y c h w z a k r e s i e
d u |y c h p r d ó w ,
- w y t w a r z a n e s t r a n z y s t o r y o b a r d z o s z e r o k i c h z a k r e s a c h p r d ó w
i n a p i ( p r d d r e n u I D d o d z i e s i t e k a m p e r ó w , n a p i c i e U d o
D S
s e t e k w o l t ó w ) .
P r z y k Ba d o w e c h a r a k t e r y s t y k i w y j [c i o w a i p r z e j [c i o w a t r a n z y s t o r a
V D M O S p r z e d s t a w i o n o n a r y s . 1 6 . 1 5 .
I D A
I D A
[ ] U D S = 2 5 V
[ ]
U G S = 8 V
T j = + 1 2 5 0 C
4 0
3 0
7 V
T j = + 2 5 0 C
3 0
2 0
6 V
T j = - 5 5 0 C
5 V
2 0 1 0
4 V
3 V
1 0 2 0 3 0
2 4
6
U G S V
U D S V
[ ]
[ ]
R y s . 1 6 . 1 5 . C h a r a k t e r y s t y k i w y j [c i o w a i p r z e j [c i o w e s t a n d a r d o w e g o t r a n z y s t o r a
V D M O S
Z a k r e s y p r d o w e i n a p i c i o w e t r a n z y s t o r ó w V D M O S , l i n i o w o [ i c h
c h a r a k t e r y s t y k o r a z i n n e z a l e t y w y m i e n i o n e u p r z e d n i o p o w o d u j , |e
t r a n z y s t o r y t e s p r a w i e i d e a l n y m i e l e m e n t a m i d o b u d o w y
w z m a c n i a c z y m o c y .
U k Ba d y z t r a n z y s t o r a m i V D M O S n i e w y m a g a j s t a b i l i z a c j i
s p o c z y n k o w y c h p u n k t ó w p r a c y , z e w z g l d u n a n a t u r a l n e w Ba [c i w o [c i
t y c h t r a n z y s t o r ó w ( u j e m n y w s p ó Bc z y n n i k k o n d u k t a n c j i k a n a Bu ) , n a w e t
p r z y p r d a c h s p o c z y n k o w y c h 5 d o 1 0 r a z y w i k s z y c h n i | w u k Ba d a c h
z t r a n z y s t o r a m i b i p o l a r n y m i .
O d p e w n e j w a r t o [c i p r d u d r e n u c h a r a k t e r y s t y k a p r z e j [c i o w a
t r a n z y s t o r a j e s t l i n i o w a , c z y l i t r a n s k o n d u k t a n c j a j e s t s t a Ba . D z i k i t e m u
z n i e k s z t a Bc e n i a n i e l i n i o w e w z m a c n i a c z a s m a Be , n a w e t p r z y s Ba b y m
u j e m n y m s p r z |e n i u z w r o t n y m . B a r d z o d o b r e w Ba [c i w o [c i
c z s t o t l i w o [c i o w e t r a n z y s t o r ó w V D M O S z a p e w n i a j s z e r o k i e p a s m o
p r z e n o s z e n i a w z m a c n i a c z a ( p o n a d 4 0 0 k H z ) i d u | s z y b k o [ n a r a s t a n i a
n a p i c i a w y j [c i o w e g o ( p o n a d 1 0 0 V / µ s e c ) w u k Ba d z i e z o t w a r t p t l
s p r z |e n i a z w r o t n e g o . P o z w o l i Bo t o n a c a Bk o w i t e w y e l i m i n o w a n i e
3 8 1
d y n a m i c z n y c h z n i e k s z t a Bc e D i n t e r m o d u l a c y j n y c h . W z m a c n i a c z
z t r a n z y s t o r a m i V D M O S p o z w a l a n a u z y s k a n i e d u |e j m o c y w y j [c i o w e j
i b a r d z o m a Be g o p o z i o m u z n i e k s z t a Bc e D n i e l i n i o w y c h , n i e m o |l i w y c h d o
u z y s k a n i a p r z y u |y c i u t r a n z y s t o r ó w b i p o l a r n y c h .
N a r y s . 1 6 . 1 6 p r z e d s t a w i o n o s c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a m o c y
z k o m p l e m e n t a r n y m i t r a n z y s t o r a m i V D M O S , w k t ó r y m s t o p i e D
k o Dc o w y s t a n o w i s y m e t r y c z n y w t ó r n i k zr ó d Bo w y ( o d p o w i e d n i k u k Ba d u
z r y s . 1 6 . 1 0 ) .
+ U C C
+ U D D
I
T 3
T 4
C 1
R 1 R E
R L u o
T 2 T 5
T 1
- U D D
u i
- U C C
R y s . 1 6 . 1 6 . S c h e m a t i d e o w y w z m a c n i a c z a m o c y w k l a s i e A B z t r a n z y s t o r a m i
V D M O S ( s y m e t r y c z n y w t ó r n i k zr ó d Bo w y )
T r a n z y s t o r y V D M O S s s t e r o w a n e z s y m e t r y c z n e g o w t ó r n i k a
e m i t e r o w e g o ( T 2 , T 3 ) , p r z y c z y m s k Ba d o w a s t a Ba n a p i c i a n a r e z y s t a n c j i
R E p r z e s u w a p u n k t y p r a c y t r a n z y s t o r ó w V D M O S p o w y |e j n a p i
p r o g o w y c h ( U T ) n a i c h c h a r a k t e r y s t y k a c h p r z e j [c i o w y c h ( k l a s a A B ) .
Z u w a g i n a t o , |e c h w i l o w a w a r t o [ n a p i c i a b r a m k i m u s i b y
w i k s z a o d n a p i c i a w y j [c i o w e g o o w a r t o [ U G S + U T , u k Ba d
s t e r o w a n i a z a s i l a n y j e s t z w y |s z e g o n a p i c i a n i | s t o p i e D k o Dc o w y
( U C C > U + U G S + U T ) . D z i k i t e m u j e s t m o |l i w e p e Bn e
D D
w y k o r z y s t a n i e n a p i c i a z a s i l a j c e g o s t o p i e D k o Dc o w y .
+