Tranzistory
Typ práce: Učebné poznámky
Jazyk:
Počet zobrazení: 2 272
Uložení: 129
Tranzistory
- druhy: 1. bipolárne – využívajú pohyb nosičov nábojov obidvoch polarít – elektrónov aj
dier
- unipolárne – sú tranzistory riadené elektrickým poľom
- tranzistor je zložitejšia súčiastka ako dióda, skladá sa z dvoch PN priechodov
- štruktúra tranzistora sa skladá z 3 oblastí typu P a N, ktoré môžu byť usporiadané v poradí P-N-P - tranzistor PNP a N-P-N – tranzistor NPN
- schematické znázornenie tranzistorových štruktúr:
EP – emitorový priechod: priechod PN na rozhraní emitorovej a bázovej oblasti
CP – kolektorový priechod: priechod PN na rozhraní bázovej a kolektorovej oblasti
- schematické značky :
- podmienka vzniku tranzistorového javu – stredná oblasť – báza musí byť veľmi tenká
(1x10 -6 m), vtedy všetky tri oblasti môžu vzájomne spolupracovať
- podstata tranzistorového javu - ovplyvňovanie kolektorového prúdu (IC) prúdom báza-emitor (IBE)
Technologické zhotovenie bipolárneho tranzistora
- technologicky zhotovíme takýto tranzistor tak, že na protiľahlé strany doštičky polovodiča N nanesieme proti sebe malé množstvá trojmocného prvku
- po jeho roztopení a zliatí s materiálom základnej doštičky sa vytvoria oblasti s vodivosťou P a na rozhraní vzniknú 2 PN priechody
- zámenou materiálov dostaneme tranzistor NPN
- PN priechod na strane kolektora je rozmerovo väčší, pretože na strane kolektora sa pracuje s väčšími výkonmi (zosilňovač)
Náhradné zapojenie tranzistora vzhľadom na vodivosť priechodov PN
- tranzistor nahradíme dvoma diódami a to kolektorová (CD) a emitorová (ED) – funkčná skúška bipolárnych tranzistorov
Pripojenie tranzistora na vonkajšie napätie
- požadovaná polarizácia priechodov sa dosahuje pomocou vonkajších zdrojov
- priechod emitor – báza sa polarizuje v priepustnom smere
- priechod kolektor – báza sa polarizuje v nepriepustnom smere
- značky, usporiadanie a pripojenie tranzistora na vonkajšie napätie:
Základné zapojenie bipolárnych tranzistorov
- zapojenie so spoločným emitorom (SE)
- zapojenie so spoločnou bázou (SB)
- zapojenie so spoločným kolektorom (SC)
- tranzistor má 3 vývody – emitor, kolektor, báza
- ak je zapojený ako zosilňovač, musí mať na vstupe dve svorky aj na výstupe, preto jeden vývod tranzistora musí byť spoločný pre vstupnú a výstupnú stranu
- a)
- b)
- c)
Využitie bipolárnych tranzistorov
Zapojenie tranzistora ako spínača
- spínanie tranzistora robíme ovládaním prúdu do bázy
- prepínač dáme do polohy 1, do bázy nepotečie prúd – tranzistor je uzavretý, led dióda nesvieti
- prepínač dáme do polohy 2, na bázu privádzame z kladného pólu zdroja potrebný prúd (IB) , ktorý otvorí tranzistor – led dióda sa rozsvieti
- funkciu spínača využívame v rôznych ovládacích a indikačných obvodoch
- Zapojenie tranzistora ako zosilňovača
- na obrázku je zapojenie so spoločnou bázou
- vstupný obvod tvorí emitor – báza, výstupný obvod kolektor – báza
- keď na tranzistor nie je pripojené žiadne napätie, vytvoria sa potenciálové bariéry a prúdy nimi netečú
- po pripojení UEB sa potenciálová bariéra emitorového priechodu zníži a diery sú tlačené do bázy, prúd nimi preteká
- keďže báza je tenká väčšina dier prenikne ku kolektorovému priechodu a odtiaľ až do výstupu a kolektorovým priechodom tečie prúd
- ak UKB >>UEB potom PK >> PE
- ak výstupné napätie je omnoho väčšie ako vstupné napätie tak aj výstupný výkon je omnoho väčší ako vstupný výkon → dosahuje sa zosilňovací účinok
Charakteristiky a parametre bipolárnych tranzistorov
- v praxi sa najčastejšie používa zapojenie so spoločným emitorom
- vstupné veličiny: IB, UBE
- výstupné veličiny: IC, UCE
Charakteristiky bipolárneho tranzistora v zapojení so spoločným emitorom
- sú to statické charakteristiky, ktoré znázorňujú vzájomné závislosti prúdov jednotlivých elektród a napätí medzi príslušnými elektródami
- tvorí ju:
- Výstupné charakteristiky– sú to závislosti medzi výstupnými veličinami pričom niektorá vstupná veličina je konštantná
- Vstupné charakteristiky - sú to závislosti medzi vstupnými veličinami pričom niektorá výstupná veličina je konštantná
- Prevodové charakteristiky - sú závislosti medzi vstupnou a výstupnou veličinou, pričom druhá vstupná je konštantná alebo naopak
Unipolárne tranzistory
- označujeme ich skratkou FET (field – effect – tranzistors)
- sú to tranzistory riadené elektrickým poľom
- existuje celý rad týchto tranzistorov, ktoré sa odlišujú technológiou výroby a spôsobom regulácie vodivosti prúdu
- Tranzistor ovládaný el. poľom s priechodom PN označujeme ho JFET
- Tranzistor ovládaný el. poľom s izolačnou vrstvou MOSFET
M = metal – kov
O = oxid – kysličník
S = semiconduktor – polovodič
- najčastejšie sa používa zapojenie so spoločným emitorom
- v unipolárnom tranzistore je vstupný obvod oddelený od výstupného obvodu
- výkon vo výstupnom obvode riadime iba elektrickým napätím, ktoré privedieme na riadiacu elektródu G vstupného obvodu
Usporiadanie a činnosť unipolárneho tranzistora
- unipolárny tranzistor tvorí polovodič typu P, na ktorom sú vytvorené 2 oblasti s vodivosťou typu N spojené kanálom s vodivosťou N
- po pripojení napätia UCE preteká kanálom prúd
- jeho veľkosť ovplyvňuje prierez kanála a koncentráciu voľných elektrónov
- výstupný prúd(kolektorový prúd - IC) ovládame napätím riadiacej elektródy:
- ak UGE > 0 (kladné voči emitoru) tak vo vodivom kanáli N sa budú koncentrovať elektróny, vodivosť kanála sa zväčší a zväčší sa kolektorový prúd
- ak UGE < 0 (záporné voči emitoru) tak budú do oblasti kanála priťahované diery a vytláčané elektróny
- koncentrácia elektrónov sa zmenší a zmenší sa aj kolektorový prúd
Spínacie prvky
Tyristory
- polovodičová súčiastka, ktorá sa podobá dióde ale namiesto 2 vrstiev má 4 vrstvy
- schematická značka diódy a tyristora:
A – anóda
K – katóda
G – riadiaca elektróda
Prevádzkové stavy tyristora
- Tyristor je polarizovaný záverne – to je vtedy, keď na anódu A pripojíme záporný pól zdroja, na katódu K kladný pól zdroja » neprepúšťa prúd » žiarovka nesvieti
- Tyristor je polarizovaný v priepustnom smere – to je vtedy, keď na A pripojíme kladný pól zdroja, na K záporný pól zdroja a na riadiacu elektródu G privedieme napätie » tyristor zopne » žiarovka svieti
- Tyristor blokuje – blokovací stav, na A pripojíme kladný pól zdroja, na K záporný pól zdroja a na riadiacu elektródu G nepripojíme napätie » žiarovka nesvieti
- tyristor sa líši od diódy blokovacím stavom
Štruktúra tyristora
- tyristor má 4 vrstvy rôznej vodivosti
- ma 3 PN priechody, ktoré sú polarizované v priamom alebo spätnom smere podľa toho aká je polarita napätia
- Záverne polarizovaný tyristor
- ak na A pripojíme záporný pól zdroja a na K kladný pól zdroja, nastáva pohyb nosičov nábojov
- priechody J1a J3 sú polarizované záverne (sú ochudobnené o nosiče)
- priechod J2 je polarizovaný priepustne (je obohatený o nosiče)
- pretože priechod J1 je polarizovaný záverne, tyristorom neprechádza prúd » tyristor je polarizovaný v závernom smere
- Blokovací stav tyristora
- ak na A pripojíme kladný pól zdroja a na K záporný pól zdroja, nastáva pohyb nosičov nábojov
- priechody J1a J3 sú polarizované v priespustnom smere
- priechod J2 je polarizovaný záverne
- vzhľadom na pôsobenie priechodu J2 nemôže ani teraz tyristorom prechádzať prúd » tyristor blokuje
- Priepustný stav tyristora
- prechod z blokovacieho stavu do priepustného sa nazýva zopnutie tyristora:
- na riadiaci obvod pripojíme riadiace napätie tak ,že na riadiacu elektródu G pripojíme kladný pól zdroja
- riadiace napätie vyvolá v riadiacej elektróde prúd IG
- okamžite zopnutie závisí od veľkosti prúdu IG
- vypínanie tyristora:
- prechod tyristora z vodivého do nevodivého stavu si vyžaduje zásah v pracovnom obvode tyristora
- nevodivý stav tyristora nastane, ak tyristorom neprechádza prúd (prerušíme pracovný obvod)
- na tyristor pripojíme záverné napätie (vymeníme polaritu zdroja v pracovnom obvode)
VA charakteristika tyristora
Záverná charakteristika:
- popisuje správanie tyristora v závernom smere
- tyristorom tečie len veľmi malý prúd
- ak záverné napätie UR dosiahne hodnotu prierazného napätia UBR, záverný prúd prudko vzrastie a tyristor sa zničí
Blokovacia charakteristika:
- je charakterizovaná tým, že aj pri zvyšovaní priepustného napätia UF až do hodnoty spínacieho napätia UBO zostáva priechod J2 polarizovaný v závernom smere
- prúd je veľmi malý a priebeh VA charakteristiky je rovnaký ako v závernom smere
Oblasť záporného diferenciálneho odporu:
- po dosiahnutí spínacieho napätia UB0 nastáva nedeštruktívny prieraz priechodu J2
- prúd z hodnoty IBO narastie na hodnotu IH
Priepustná charakteristika:
- priechod J2 je vodivý, preto tyristorom môže prechádzať prúd
Použitie tyristorov v elektrických obvodoch
- spínač striedavého napätia, riadený jednocestný usmerňovač, impulzný jednosmerný menič, striedač
Podobné práce | Typ práce | Rozsah | |
---|---|---|---|
Tranzistory - Princíp činnosti tranzistora | Referát | 935 slov |