Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska Tranzystory Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Tranzystory 1947 r. – pierwszy tranzystor ostrzowy – John Bradeen (z lewej), William Shockley (w środku) i Walter Brattain (z prawej) (Bell Labs) Zygmunt Kubiak

Komunikacja na odległość 1947 r. – pierwszy tranzystor ostrzowy – John Bradeen, William Shockley i Walter Brattain (Bell Labs) Zygmunt Kubiak

Tranzystory German typ n (domieszka Arsen), typ p (domieszka Ind) Zygmunt Kubiak

Tranzystory 1950 r. - pierwszy tranzystor złączowy bipolarny Zygmunt Kubiak

Tranzystory Tranzystor złączowy bipolarny Zygmunt Kubiak

Tranzystory Tranzystor złączowy bipolarny Zygmunt Kubiak

Tranzystory Tranzystor złączowy bipolarny, planarny http://forbot.pl/blog/artykuly/elektronika/kurs-elektroniki-7-tranzystory-w-praktyce-id4315 Zygmunt Kubiak

Tranzystory 1957 r. – pierwszy złączowy tranzystor polowy JFET http://instalacje2004.republika.pl/Polprze/tran_unip.html http://ep.com.pl/artykuly/9719-Nowoczesne_tranzystory_mocy_czyli_dluga_droga_do_SiC_i_GaN.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory 1959 r. – pierwszy tranzystor MOSFET Zygmunt Kubiak

z izolowaną bramką (MOSFET) Tranzystory Podział tranzystorów - uproszczony Tranzystory bipolarne typ npn typ pnp Tranzystory polowe (FET) z izolowaną bramką (MOSFET) złączowe (JFET) z kanałem zubożanym z kanałem wzbogacanym z kanałem n z kanałem p Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Rozpływ prądu w tranzystorze złączowym bipolarnym Gdy złącze B-E spolaryzowane jest przewodząco to istnieje przepływ dziur z obszaru p do n oraz elektronów z obszaru n do p Część elektronów w obszarze p (bazy) łączy się z dziurami (rekombinuje) Zdecydowana większość elektronów, wstrzykiwanych z obszaru emitera do cienkiej warstwy bazy (p), trafia do złącza B-C a stąd pod wpływem pola elektrycznego do elektrody kolektora Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory bipolarne Rozpływ prądu w tranzystorze złączowym bipolarnym Prąd bazy składa się z prądu rekombinacji oraz prądu wstrzykiwania dziur z obszaru bazy do obszaru emitera Prąd bazy jest znacznie mniejszy od prądu kolektora (IB << IC); stosunek prądu kolektora do prądu bazy nazywany jest wzmocnieniem prądowym tranzystora, oznaczanym grecką literą ß Tranzystory są konstruowane w taki sposób aby uzyskać duże wzmocnienie prądowe (wąski obszar bazy i silnie domieszkowany obszar emitera (n)) Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory bipolarne Rozpływ prądu w tranzystorze złączowym bipolarnym Gdy złącze B-E spolaryzowane jest zaporowo, to w obwodzie kolektora płynie niewielki prąd IC0 (zależny od temperatury) Prąd kolektora z uwzględnieniem prądu zerowego ma postać IC = (1+β)·IC0 + β·IB Ponieważ IC0 << IB to z reguły stosuje się wzór uproszczony ß = IC / IB Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory bipolarne Bipolarny tranzystor npn w układzie wzmacniacza (wspólny E) Złącze C-B spolaryzowane w kierunku zaporowym, natomiast złącze B-E spolaryzowane w kierunku przewodzenia http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Bipolarny tranzystor npn w układzie wzmacniacza (wspólny E) Bipolarny tranzystor pnp w układzie wzmacniacza (wspólny E) http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Charakterystyki tranzystora http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Charakterystyki tranzystora http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Charakterystyki tranzystora Wzmocnienie nie jest stałe i zależy od prądu Wzmocnienie statyczne i dynamiczne http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Parametry graniczne tranzystora UEB0max – dopuszczalne napięcie wsteczne B-E UCB0max - dopuszczalne napięcie wsteczne C-B UCE0max – maksymalne napięcie dopuszczalne C-E ICmax - maksymalny prąd kolektora IBmax - maksymalny prąd bazy Pstrmax - maksymalna dopuszczalna moc strat http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Parametry graniczne tranzystora SOA - dozwolony obszar pracy aktywnej (ang. Safe Operating Area) Najwięcej mocy strat wydziela się w krótkich chwilach przełączania Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory bipolarne Parametry graniczne tranzystora Zygmunt Kubiak

Tranzystory bipolarne Charakterystyka wyjściowa tranzystora (rzeczywista) Punkty pracy Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory bipolarne Charakterystyka wyjściowa tranzystora (uproszczona) Stan aktywny opisany równaniem IC = β·IB + ICE0 Brak zależności od UCE Stałe wzmocnienie prądowe β Napięcie UBE nie zależy od IB Napięcie UCES nie zależy od prądu kolektora IC ani prądu bazy IB Granica między stanem aktywnym a stanem nasycenia tranzystora występuje dla UCB = 0 czyli UCE = UBE Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory polowe Zygmunt Kubiak

Tranzystory polowe Charakterystyki tranzystorów polowych Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/polowe.html

Tranzystory polowe Działanie tranzystorów JFET (ang. Junction Field Effect Transistor) a) zwarte elektrody b) zaporowa polaryzacja złącza GS c) polaryzacja złącza DS. d) napięcie UDS większe niż na rys. c) Rezystancja kanału DS tranzystora JFET zależy od napięcia UDS Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/polowe.html

Tranzystory polowe Działanie tranzystorów MOSFET (ang. Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) z kanałem indukowanym n+ oznacza silnie domieszkowany półprzewodnik typu n a) rozkład ładunków dla UGS = UDS =0; wokół obszaru źródła i drenu występuje obszar ładunku ujemnych jonów domieszki akceptorowej; b) bramka spolaryzowana dodatnio względem źródła (UGS > 0); dodatnia polaryzacja bramki indukuje pod jej powierzchnią warstwę inwersyjną (warstwa elektronów swobodnych) a głębiej, warstwę ujemnych jonów akceptorowych z której wypchnięte zostały dziury Warstwa inwersyjna stanowi wyindukowany kanał łączący źródło z drenem Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/polowe.html

Tranzystory polowe Działanie tranzystorów MOSFET (ang. Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) z kanałem indukowanym c) rozkład ładunków dla UGS > 0 i UDS > 0; wokół obszaru źródła i drenu występuje obszar ładunku ujemnych jonów domieszki akceptorowej; d) jak w c) ale zwiększone napięcie UDS co powoduje dalsze zawężenie kanału; charakterystyki wyjściowe ulegają ugięciu –nie są liniowe Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/polowe.html

Tranzystory polowe Charakterystyki przejściowe tranzystorów MOSFET (ang. Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) d) jak w c) ale zwiększone napięcie UDS co powoduje dalsze zawężenie kanału; charakterystyki wyjściowe ulegają ugięciu –nie są liniowe Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/polowe.html

Inne typy tranzystorów Zygmunt Kubiak

Mikrokontrolery Podstawy Tranzystory IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) Łąc 11-2016 Zygmunt Kubiak

Mikrokontrolery Podstawy Tranzystory IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) Łąc TRANZYSTOR IGBT FUJI 2MBI600NT-060 600V 600A 11-2016 Zygmunt Kubiak

Dziękuję za uwagę Zygmunt Kubiak

Dziękuję Zygmunt Kubiak 09-2006

Tranzystory bipolarne Charakterystyka wyjściowa tranzystora (uproszczona) Stan aktywny opisany równaniem IC = β·IB + ICE0 Brak zależności od UCE Stałe wzmocnienie prądowe β Napięcie UBE nie zależy od IB Napięcie UCES nie zależy prądu kolektora IC ani prądu bazy IB Granica między stanem aktywnym a stanem nasycenia tranzystora występuje dla UCB czyli UCE = UBE Charakterystyka wyjściowa tranzystora (uproszczona) Stan aktywny opisany równaniem IC = β·IB + ICE0 Brak zależności od UCE Stałe wzmocnienie prądowe β Napięcie UBE nie zależy od IB Napięcie UCES nie zależy prądu kolektora IC ani prądu bazy IB Granica między stanem aktywnym a stanem nasycenia tranzystora występuje dla UCB czyli UCE = UBE Zygmunt Kubiak http://ea.elportal.pl/bipolarne.html

Tranzystory 1950 r. - pierwszy tranzystor złączowy bipolarny http://ea.elportal.pl/bipolarne.html Zygmunt Kubiak

Tranzystor Zygmunt Kubiak

Tranzystor W standardowym równaniu, opisującym spadek napięcia baza-emiter w tranzystorze bipolarnym, według modelu Ebbersa–Molla, występuje temperaturowo uzależniony zwrotny prąd nasycenia (In) Na schemacie zostało to jednak uproszczone przyjęciem identycznej geometrii obu diod i przeliczania prądu w diodach. W tym przykładzie przyjęto stosunek natężeń prądu w diodach jak 16:1. Układ ten pozwala na pojedynczy pomiar różnicowy, umożliwiający wyeliminowanie szumu w diodzie, co poprawia szumowe parametry systemu. Ponieważ jednak w zdalnym czujniku diodowym jest tylko jedna dioda, wykonuje się kolejno dwa pomiary różnicowe i bierze ich różnicę, otrzymując poziom sygnału około 240µV/oC. Zygmunt Kubiak

Tranzystor Zygmunt Kubiak

Tranzystor Zygmunt Kubiak