dispozitive si circuite electrice

8/6/2019 Dispozitive Si Circuite Electrice

1/232

Capitolul 1 Noiuni de electronica corpului solid notie

1.Purttori de sarcin n semiconductoare- dup conductibilitatea electric corpurile solide sunt:

conductoare - > 103/cm la tamb` - ne~ 10

22/cm3 (electroni liberi)- neutre electric local i general- conductibilitatea scade cu temperatura

( EEEqnqnvj n

1

==== )

(n jurul ionilor pozitivi care nu particip la conducie se mic electroni

mobili)

semiconductoare - ~ 10-10103 / cm (la temperatura ambiant)- pentru T


2/232

Capitolul 1 Noiuni de electronica corpului solid notie 2004

Dar, un electron de valen vecin, de pe alt legtur covalent,poate efectua o tranziie (tot datorit agitaiei termice) i ocup locul rmasliber; sub influena cmpului electric, se constat c are loc o deplasare desarcin pozitiv n sensul cmpului electric, adic un electron devenit liber

determin efectuarea mai multor tranziii ca i cnd locurile libere s-ardeplasa. Se asociaz acestei deplasri a unei sarcini pozitive noiunea degol,adic un purttor de sarcin pozitiv care determina o component acurentului electric. De remarcat c golul nu este o particul elementar ci esteun concept care simuleaz deplasarea locurilor goale din structurasemiconductorului prin ocuparea lor de ctre electroni care se afl deja pealte nivele energetice.

O alt explicaie a celor dou componente ale curentului electric dintr-unsemiconductor se poate da folosind teoria benzilor energetice dintr-un corpsolid.

metale izolatoare-semiconductoare

2


3/232


* conductoare: la temperatura absolut 00 Kelvin toate nivelele din BVsunt ocupate i cele din BC sunt libere; nivelul Fermi separ cele dou benzi;dac T crete, apar electroni de conducie care pot participa la conducie.

* semiconductoare (izolatoare): la temperatura absolut 00

Kelvin toatenivelele din BV sunt ocupate i cele din BC sunt libere; poziia niveluluiFermi nu este precizat; electronii nu pot ocupa nivele din BI; la energietermic suficient de mare (foarte mare) este posibil ca unii electroni s treacdin BV n BC.

Numrul acestora depinde de W:- la germaniu: W = 0,67 eV- la siliciu: W = 1,1 eV- diamant: W = 6-7 eV

Prin impurificare ( procedee tehnologice), proprietile electrice alesemiconductoarelor se modific foarte mult fiind dou posibiliti:

* n cazul n care se introduc impuriti ale cror nivele energeticepermise n BV sunt foarte aproape de BC (elemente pentavalente, Bi, Sb, As,P) n care al cincilea electron trece uor n banda de conducie, se obinelectroni de conducie chiar la temperaturi sczute dei nu au aprut goluri n

banda de valen adic procesul de generare de perechi de purttori nu estesemnificativ. Se spune c impuritile sunt de tip donori c, la temperaturacamerei, sunt ionizate complet. Rezult c, n semiconductor, numrul de

purttori mobili electroni este mai mare dect cel de goluri.

a) impurificare cu substane pentavalente (Bi, Sb, As, P) - donoare- al 5-lea electron trece uor n BC apar electroni de conducie- la temp. camerei toate impuritile sunt ionizate- procesul de generare de perechi nesemnificativ (nc)

semiconductor extrinsec- purttorii majoritari electronii semic de tip N- purttorii minoritari golurile n >> p

donoare acceptoare

b) impurificare cu substane trivalente (B, Al, In, Ga) - acceptoare

- apare uor un gol n BV pot participa la conducie- la temp. camerei toate impuritile sunt ionizate- procesul de generare de perechi nesemnificativ (nc)

3


4/232


semiconductor extrinsec- purttorii majoritari golurile - semic de tip P- purttorii minoritari electronii n


5/232


313310 /105.2)(/105.1)( cmGencmSin ii * )()( GenSin ii


6/232


2.Conductibilitatea electric a semiconductoarelor T mic numr mic de purttori nu este curent electric T ambiant numrul de purttori mobili de sarcin crete prin

ionizarea impuritilor obinui datorit agitaiei termiceSe aplici cmp electric peste micarea de agitaie termic dezordonatse suprapune o micare dirijat a purttorilor mobili de sarcin creia icorespunde o vitez medie de deplasare. Se constat proporionalitatea cucmpul electric:

Ev = viteza mediev E cmp electric aplicat

mobilitate

sV

m2 mrime de material:

( ) ( )Sinp

Genp

2

1;

2

1


7/232


a1-a2 temp. joas ionizare imp.a2-a3 temp. ambiant toate imp. rezistivitatea scade la temp.

sunt ionizate ambiant deoarece mobilitateaa3-c temp. mare crete conc. de scade cu temperatura

purttori intrinseci b conc. imp. mai mare

3. Difuzia purttorilor de sarcin- semic. dopat neuniform cu impuriti, fr cmp electric din exterior

a) tendina de uniformizare (ca la gaze) prin proces de difuzie curentde difuzie;

b) apare cmp electric sarcini electrice pozitive fixe (stnga) i sarcini

electrice negative mobile (dreapta) care are tendina de a aduce napoi electroniispre stnga curent de cmp.c) rezult proces de uniformizare dinamicd) regim staionar (de echilibru) cnd transportul de purttori prin difuzie

= transportul de purttori prin cmp.Curentul de difuzie este proporional cu gradientul concentraiei de

purttori:

pqDjnqDj pdifpndifn == ;

pn DD , constante de difuzie,

s

cm2

(depind de material)

Ecuaiile de transport

pn

ppdifpcamppp

nndifncampnn

jjj

pqDEqpjjj

nqDEqnjjj

+=

=+=

+=+=

La echilibru termic: 0== pn jj

Legtura dintre constanta de difuzie i mobilitate

Ambele sunt mrimi care caracterizeaz acelai proces fizic cu caracter statistical micrii dezordonate a purttorilor de sarcin.

7


8/232


- energia potenial: ( )xctWp += . Dar: qUWp =

- potenialul intern:q

WUp= deci: ( ) ( )

q

xctxU

= .

- cmpul intern:( )q

xUgradE

'==

- curentul de electroni la echilibru termic:

0=+=+= Eqndx

dnqDEqnnqDj nnnnn

- din:( )

kT

x

nen

= se deduce:kTxn n )(lnln

= i apoi:

( )dx

kT

x

n

dn '= sau: ( )x

kT

n

dx

dn'=

- curentul de electroni devine:

( )( )

0'

' =+q

xqnx

kT

nqD nn

,

de unde, pentru: ( ) ,0' x rezult:

kT

Dnn = ; la fel:

kT

p

p =

(relaii Einstein)

Ecuaiile de transport:

+=

+=

pEkT

q

pqDj

nEkT

qnqDj

pp

nn

- echilibrul termic nu depinde de mobilitate sau de constanta de difuzie

4. Ecuaiile de continuitate- variaia n timp a concentraiei de purttori:

- generare de purttori (termic, iradiere, etc.) Gn, Gp- recombinare de purttori (gol + electron dispar + foton) Rp, Rn

- deplasare de purttori (div j 0)

8


9/232


q

jdiv

Sq

jdiv

RGt

n

q

jdivS

q

jdivRG

t

p

n

n

n

nn

p

p

p

pp

==

==

viteza efectiv de cretereppp RGS =Recombinare: - direct

- indirect: - centri de recombinare- capcane- centri de alipire

Fie o generare de purttori care, la un moment dat, se oprete. Exist

(concentraia la echilibru)01 pp >

Sp va fi proporional cu concentraia de purttori n exces, , de forma:0pp

p

p

ppS

0=

p este durata efectivde viaa purttorilor n exces

Dac: 0=pjdiv , se obine ec. dif.:

p

pp

dt

dp

0= cu condiia iniial:

( ) 10 pp =

Soluia: pt

eppptp

+= )()( 010 - semnificaia lui p

Recombinarea depinde de concentraiile de purttori: ,pnRp = este coef. de proporionalitate

Generarea se face pe cale termici viteza de generare depinde doar de temp.:

00npGp =

Rezult: ( )00nppnRGS ppp ==

Fie: 00 , nnnppp == ( )

( )nppn

pnnppnSp

+

++=

00

00

Semic. de tip N:

( )00000ppnpnSpn

p=>>

9


10/232


Dar:d

p

p

pNn

ppS

11

0

0 =

= (concluzie)

Forma general a ecuaiilor de continuitate:

q

jdivnn

t

n

qjdivpp

tp

n

n

p

p

+

=

=

0

0

Aplicaie:- regim staionar- semic. de tip N- model unidimensional- cmp electric slab

dx

dj

q

pp

dx

dpqD

dx

dpqDEqpj

p

p

nn

np

nppnp

10 0

=

=

002

2

010

=

=

+

ppD

np

np

dx

npd

dx

ndp

p

qD

dx

d

qp

np

np

Se noteaz: ppp DL = lungimea de difuzie a golurilor

[ ] pLx

nnnon epppxp

+= 0)0()(

- x -

10


11/232


Noiuni de electronica corpului solid

1.Purttori de sarcin n semiconductoare2.Conductibilitatea electric a semiconductoarelor3.Difuzia purttorilor de sarcin4. Ecuaiile de continuitate

11


12/232

Capitolul 2 Dioda semiconductoare notie

Capitolul 2 Dioda semiconductoare

procese fizice jonciunea PN la echilibru termic jonciunea PN cu tensiune aplicat caracteristica diodei reale regimul dinamic al jonciunii PN variante ale diodelor semiconductoare

1.Procese fizice- cele mai multe dispozitive conin jonciuni pn- jonciunea pn este un semiconductor eterogen format din dou regiuni distincte

dintre care una este dopat cu impuriti acceptoare iar cealalt cu impuritidonoare; cele dou regiuni formeaz o singur reea cristalin doparea diferitse realizeaz prin procedee tehnologice adecvate.

a) faptul c cele dou regiuni de tip diferit sunt una lng alta face ca ndreptul jonciunii golurile din zona P s difuzeze n zona N; golurile ptrunse nzona N se recombin rapid cu electronii care sunt majoritari; acelai lucru sentmpl cu electronii din zona N care difuzeaz n zona P; rezult c apare uncurent de difuzie;

b) prin plecarea golurilor din zona P n zona N, n imediata vecintate a

jonciunii apare o zon cu sarcin negativ care este sarcina ionilor acceptoripentru neutralizarea crora nu mai sunt suficiente goluri; la fel, n zona N;aceast sarcin spaial fix creeaz un cmp electric care duce la apariia unuicurent de cmp ce se opune curentului de difuzie. Deci, in dreptul jonciuniiapare o barier de potenial care duce, prin curentul de cmp, la starea deechilibru; deci, prin jonciune, la echilibru termodinamic, nu exist un transportnet de purttori;

c) n regiunile neutre exist purttori mobili de sarcin n numr mare, iarconductibilitile electrice vor fi:

- n regiunea p: ppp pq - n regiunea n: n

nn

qn

valori suficient de mari pentru a considera conducia curentului foarte bun. nprim aproximaie, se presupune c rezistena electric a acestor zone estesuficient de mic astfel nct pot fi neglijate cderile de tensiunecorespunztoare. n aceste condiii, limitarea curentului prin jonciune va fideterminat de regiunea de trecere n care numrul de purttori mobili de sarcineste mai mic.

1


13/232


P N

(N )a (N )d

Na

Nd

-

+

impuritati

x

x

Pp Pnpp Na

x

nn Ndnp nn

n(x)

p(x)

x+-

(x)

x

U0

u(x)

2


14/232

Capitolul 2 Dioda semiconductoare notie 2003

2. Jonciunea pn la echilibru termic

Se determin:

- lungimea regiunii de trecere, np lll +=

- nlimea barierei de potenial, 0U

Aproximaii:

a

ipapipppp

N

nnNpnnpnp

22 =>>

d

indninnnn

N

npNnnpnpn

22 =>>

model unidimensional

Densitatea de sarcin electric din regiunea de trecere:

[ ] aap qNxnxpNqxl +=


15/232


0)(

0)( 22 ===

=p

plx

lx dx

xduxu

Se integreaz:

12 )( Cxqpdx

xdu p +=

rezult:

pplqpC =1 adic:

( )pp

lxqp

dx

xdu+=

)(2

Se integreaz:

( ) 22

22

1)( Clx

qpxu p

p ++=

rezult: 02 =C i:

( )21 21)( pp lxqpxu +=

Zona 1

cu condiiile la limit:

nqn

dx

xud=

21

2 )(

0)(

)( 101 ===

=n

nlx

lx dx

xduUxu

Se integreaz:

31 )( Cx

qn

dx

xdu n +=

rezult:

nnlqnC =3 adic:

( )nn lx

qn

dx

xdu=

)(1

Se integreaz:

( ) 42

12

1)( Clx

qnxu n

n +=

rezult: 04 UC = i:

( )2022

1)( n

n lxqn

Uxu =

Racordarea soluiilor:

1) pentru: rezult:)0()0(0 21 uux ==

( )222202

1

2

1

2

1ppnnn

np

plpln

ql

qnl

qpU +=+=

2) pentru:

0

2

0

1 )()(0

==

==xx dx

xdu

dx

xdux rezult:

4


16/232


nn

p

pl

qnl

qp

= de unde: ppnn lpln = sau:

p

n

n

p

p

n

l

l=

Deoarece: , rezult imediat:pn lll +=

lnp

plnp

p

n+

= i: lnp

nlnp

np

+= Se nlocuiesc:

( ) ( )

++

+=

2

22

2

22

02

1

pn

np

pn

p

npn

nlp

pn

pln

qU

De aici se deduce lungimea zonei de trecere:

np

np

np

np

q

Ul

+= 0

2

Observaii:

- lungimea de trecere este mic dac zonele sunt dopate puternic;

- regiunea de trecere se extinde mai mult n zona mai puin dopat cu

impuriti.

Deducerea nlimii barierei de potenial

varianta 1:

La echilibru termic:

0

0

=+=

==

dx

dnqDEqnj

dx

dpqDEqpj

nnn

ppp

Se deduc:

dx

dn

nq

kTE

dx

dp

pq

kT

dx

dp

p

DE

p

p 111 ===

Dar:

dx

duE = i, prin artificiu elementar:

n

dn

q

kT

p

dp

q

kTdu == Se integreaz:

cc n

xn

q

kT

p

xp

q

kTxu

)(ln

)(ln)( ==

constante de integrarecc np ,Se expliciteaz concentraiile de purttori:

5


17/232


kT

xqu

ckT

xqu

c enxnepxp

)()(

)()( ==

Condiii la limit:

pcpcpp nnppnnppux ===== ;;0

kT

qU

pnkT

qU

pn

nn

ennepp

nnppUux

00

;0

==

===

Din ambele relaii rezult:

220lnlnlnln

i

da

i

np

n

p

p

n

n

NN

q

kT

n

np

q

kT

p

p

q

kT

n

n

q

kTU ====

Pentru valori tipice ale concentraiilor de impuriti, rezult valori de ordinul

zecimi de V:VUcmncmNcmN ida 777,0/10;/10;/10 0

6202318315 ====

varianta 2:

Se folosete structura de benzi energetice ale semiconductorului:

Se constat:q

UqU 120012 ;

=+= Dar:

kT

W

pppkT

W

pnn eplpeplp21

)(;)(

====

kT

qU

pkT

pkT

W

pkT

W

pn epepeep0121221

+

====

kTn

kTkTn

kTn

kTnpp eneeeenln

121211212

)(

+

=====

Se obin imediat relaii identice cu acelea obinute prin metodaanterioar.

6


18/232


3. Jonciunea pn cu tensiune aplicat

a) regim de echilibru termodinamic:

W

difuzie goluri

difuzie e lec tronicamp go luric a m p ele c troni

wq v

dndw

q v0

- 4 componente ale curentului

- numrul de purttori care difuzeaz (purttori care nving bariera de

potenial) depinde de 0U ;

0=+= nmnMpmpMD iiiii

b) se aplic tensiune invers:

Wwq v0

dndw

difuzie goluri

difuzie e lec tronicamp goluric a m p ele c troni

-q(v -u )0 D

Wq(v -u )0 D

Fizic: la polarizare invers, nu exist difuzie de purttori, dar n imediata

vecintate a regiunii de trecere apare o generare termic de perechi de

purttori care sunt antrenai de cmpul electric; astfel, curentul inverseste

un curent de generare.

0


19/232


c) se aplica tensiune direct:

difuzie goluri

difuzie electronicamp goluric a m p ele c troni

-

wq v0

dndw

q(v -u )0 D

WW

q(v -u )0 D

Fizic: la polarizare direct, n imediata vecintate a regiunii de trecere, n

zona N, va fi un exces de goluri, dar care nu triesc mai mult de p i nu

ptrund mai mult de . La fel pentru electronii din zona P. Apare o

recombinare puternic n ambele zone i se obine curentul direct care este

un curent de recombinare.

pL

0>+= nmnMpmpMD iiiii desene

Concluzie: curentul prin jonciune depinde de tensiunea de la bornele

jonciunii. Intereseaz o expresie de forma:

[ ]1)(1 =

= Dpm

pm

pM

pmpmpM ufii

iiii

cu condiia: 1)0( =f La fel i pentru electroni.

Rezult curentul prin jonciune de forma:

[ ] [ ] [ ]1)(1)(1)(0

=+=DDnmDpmD

ufIufiufii

nmi

pmiI +=

0

0I curent de saturaie

8


20/232


Deducerea caracteristicii curent-tensiune

aproximaii pentru calcul:

- jonciunea este dintr-un semiconductor monocristalin cu ;in- fluxuri unidimensionale de purttori;

- regiunea de trecere complet golit de purttori;

- n regiunea de trecere nu au loc fenomene de generare-recombinare;

- lungimile de difuzie sunt mai mici dect lungimile zonelor neutre

(diod groas);

- jonciune abrupt;

- se neglijeaz rezistenele zonelor neutre;

- se neglijeaz efectele de suprafa;

- se consider temperaturi ambiante; impuritile sunt ionizatecomplet.

Densitatea curentului electric este aceeai n orice seciune:

curent de electroni

curent de goluri

* pentru


21/232


Lungimea regiunii de trecere se obine dac:D

uUU 00

, adic:

0

0

'

0 12

U

ul

np

np

q

Ul D

np

np =+

=

- polarizare direct: 0ll < ;

- polarizare invers; .0

ll >La limitele zonei de trecere concentraiile de purttori vor fi:

kT

Dqu

n

kT

Dqu

kT

qU

p

kT

qU

pnepeepeplp ===

0'0

)(

kT

Dqu

pkT

Dqu

kT

qU

nkT

qU

np eneenenln === 0

'0

)(

- condiii la limit de tip Shockley

- injecie de purttori

Densitatea de curent va fi:

pnDjjj +=

difpcampppdifncampnn

jjjjjj +=+=

n semiconductorul P, np >> :

dx

dnqDEqpEqn

dx

dnqDEqpj

npppnnppD+++=

(curent de cmp de goluri + curent de difuzie de electroni + curent de

cmp de goluri neglijabil);

La fel, n semiconductorul N, pn >> :

dx

dp

qDEqnj pnnD

Continuitate n regiunea de trecere:

plxpp

plx

nDEqp

dx

dnqDj

==

+=

10


22/232


nlxnn

nlx

pDEqn

dx

dpqDj

==

+=

Dar:nlx

pplxpp dx

dp

qDEqp=

= = Rezult:

plx

n

nlx

pDdx

dnqD

dx

dpqDj

==

+=

Ecuaia de continuitate, n regim staionar i pentru flux unidimensional

de purttori:

01

0 =

=

dx

dj

q

pp

t

p p

p

cu

dx

dpqDxj

pp

=)(

Rezult:

01

0 =

dx

dpqD

dx

d

q

ppp

p

cu )(xpp = si:

0)()(

22

2

=

p

n

L

pxp

dx

xpd

Soluia:pL

x

pL

x

nBeAepxp ++=

)( cu condiia la limit:

0)( = Bpxpxn

Deci:

pL

x

nAepxp

+=)(

Condiia la limit Shockley:kT

Dqu

nnneplplx == )( ;

Rezult:pL

nl

kT

Dqu

neepA )1( = ;

Deci:pL

nlx

kT

Dqu

nneeppxp

+= )1()( .

11


23/232


Pentru:nD

pxpu == )(0 (echilibru termodinamic)

Pentru: apare concentraia n exces care dispare dup .0>D

up

Lx >

Se calculeaz curentul de goluri:

)1()1

)(1(

)(

==

==

=

=

kT

Dqu

p

np

nlx

pL

nlx

p

kT

Dqu

np

nlx

pnp

eL

pqDe

LepqD

dx

dpqDlj

Analog: )1()( = kTDqu

n

pn

pne

L

nqDlj

Rezult: )1()1( += kTDqu

n

pnkT

Dqu

p

np

De

L

nqDe

L

pqDj

DA fiind aria transversal a jonciunii:

DDAji =

)1(

+= kT

Dqu

n

pn

p

np

De

L

nqD

L

pqDAi

)1(0

= kTDqu

DeIi cu :

+=

n

pn

p

np

L

nqD

L

pqDAI

0

(curentul de saturaie)

Reprezentarea grafic:

12


24/232


- pentru )26(0 mVq

kT

q

kTuu

DD=>>> la temperatura

ambiant, rezult:kT

Dqu

DeIi

0= ;

- pentru q

kT

uu DD >>< 0 , rezult:0IiD =

Semnificaia curentului de saturaie:0

I

2

22

0

11i

an

n

dp

p

a

i

n

n

d

i

p

p

n

pn

p

np

nNL

qD

NL

qD

A

N

n

L

qD

N

n

L

qDA

L

nqD

L

pqDAI

+=

=

+=

+=

Deoarece:kT

W

ieTctn

= 32 . , rezult: kTW

eTctI

= 30

.

Concluzii:

- se dubleaz la fiecare0

I C010 pentru Ge i la C06 pentru Si.

- este mult mai mic la Si dect la Ge (circa 3 ordine de mrime).0

I

13


25/232


4. Abateri de la caracteristica ideal

- caracteristica ideal:

= 10

kT

qu

D

D

eIi

- caracteristica unei diode reale:

* zona I zona caracteristicii ideale

* zona II zona curenilor mari - conteaz rezistenele zonelor neutre

apare o tendin de liniarizare a caracteristicii

* zona III zona curenilor direci de valoare mic nu se mai pot neglija

fenomenele de generare-recombinare din regiunea de trecere (care crete); se

obine o caracteristic de tipul kTquD

e 2 ; mai corect, kTquD

e cu valori pentru

de circa 1,2 (pentru Ge) i, respectiv de 1 - 1.5 (pentru Si)

* zona IV zona tensiunilor inverse mici (normale); curentul invers are mai

multe componente:

- curentul de saturaie al jonciunii (constant);

- curentul de generare din regiunea de trecere (crete odat cu

creterea valorii inverse a tensiunii aplicate);

- curentul de pierderi la suprafa (dependent de tensiunea aplicat)

Ponderile acestor componente sunt diferite n funcie de material.* zona V zona tensiunilor inverse mari, n care curentul invers crete

nelimitat (poate fi limitat numai de circuitul exterior). Sunt 2 fenomene:

- fenomen Zener smulgerea de purttori din reea prin cmp electric;

- fenomen de multiplicare n avalan producere de purttori prin

generare sau prin cmp electric, accelerarea acestora, ciocnirea cu reeaua i

smulgerea altor purttori.

15


26/232


0MIiinvers = coeficient de multiplicare n avalan:

m

str

D

U

uM

=

1

1

strU tensiune de strpungere dependent de concentraiile de impuriti;

m exponent dependent de material: 3 pentru Ge tip P+N, 4-7 pentru Getip PN+, Si.

Aproximarea caracteristicilor:

- dioda ideala

- dioda idealizat, cu tensiune de prag, cu valori de 0,2-0,3V

pentru Ge i 0,6V pentru Si (la cureni relativ mici)DU

- dioda idealizat cu tensiune de prag i cu rezisten serie

- curentul invers se neglijeaz, practic, ntotdeauna; eventual se ine

seama de rezistena de pierderi, de valoare foarte mare.

16


27/232


4. Regimul dinamic al jonciunii pn

Circuit de polarizare:

Determinarea PSF: ( )DD IU ,Ecuaii: dreapta de funcionarestatic PSFDD uRiE +=

( DDD uii = ) ( )DD UIM , Regimul dinamic se aplic peste regimul de curent continuu. Punctul

de funcionare se deplaseaz n jurul PSF iar pentru semnale variabilesuficient de mici, comportarea diodei poate fi considerat liniar.

Este necesar un model (o schema echivalent) valabil pentru regimuldinamic i anume pentru determinarea curentului prin circuit i a tensiunii labornele diodei.

a) la frecvene joase se pot neglija fenomenele reactive i modelulva fi caracterizat printr-orezisten dinamic.

Fie: componente PSF i componente variabile;

+=

+=

dDD

dDD

iIi

uUu

17


28/232


( )

kT

qU

dkT

qU

dkT

qU

kT

qu

kT

qU

kT

uUq

kT

qu

D

DDD

dDdDD

ekTquIeI

kTqueI

eeIeIeIi

000

000

111

111

+

=

+=

=

=

=

=

+

Rezult: kTqU

dd

D

ekT

quIi 0=

rezistena dinamic:)(

1

00

IIq

kT

eIq

kT

i

ur

DkT

qUd

dd

D +===

La polarizare direct: Vq

kT

UU DD 026,0,0 =>>>

D

T

DD

dI

v

qI

kT

IIq

kTr =

+=

)( 0

[ ][ ][ ]mAmV

II

vr

DD

Td === ;

26

La polarizare invers: q

kT

UU DD>>>

nn

i

p

i

p

npda

pn

n

p

n

n

npNN

22

2 ;;

Dpd

kT

qU

p

p

p

pnkT

qU

pnpdd

IkT

qC

eD

L

L

DqAp

kT

qe

kT

LpAqCC

DD

=

== ;22

Capacitatea de difuzie este proporional cu curentul direct prin diod.Capacitatea de difuzie este mai important dect capacitatea de barier n

conducie directi este neglijabil la polarizarea invers a diodei.

Circuitul echivalent la semnale mici al diodei va fi:

20


31/232


Modele simplificate:- la frecven joas:

- la blocare:

- la conducie cu tensiuni directe mici

21


32/232


6. Variante constructive de diode semiconductoare

Se pot realiza i diode Schottky, cu funcii asemntoare diodelor realizatecu jonciuni pn.

Diodele Schottky se realizeaz prin contact metal-semiconductor de

tip redresor, de obicei Al cu SiN slab dopat cu impuriti (< )317/10 cm

- la contact se formeaz o barier de potenial i o regiune de sarcinspaial extins numai n semiconductor. Rezult c dioda Schottkyfuncioneaz numai cu purttori majoritari.

- la echilibru termodinamic curentul prin diod este nul princompensarea celor dou componente de electroni ce depesc cele doubariere de potenial, si .B 0U

- la polarizare direct ( ) bariera semiconductor-metal se

micoreazi crete numrul de electroni ce trec din semiconductor n metal;apare curent direct care ascult de relaia:

0>Du

1,10

= cueIi kT

Dqu

D

- la polarizare invers ( 0


33/232


1. Diode de semnal mic diverse utilizriparametri: - curentul maxim direct admisibil 50 - 100 mA

- tensiunea invers maxim admisibil 20 100 V- putere disipat maxim admisibil 150 mW

2. Diode redresoare utilizare n conversia cacc pentru frecvene depn la 400 Hz

- curentul maxim direct admisibil - 10 mA 100 A- tensiunea invers maxim admisibil 10 1000 V- putere disipat maxim admisibil 0,1 100 W

(se pot utiliza i sub forma de puni redresoare)3. Diode de detecie demodularea semnalelor, funcioneaz lafrecvene mari i foarte mari, dar la puteri mici. Pot fi diode cu jonciunisau diode Schottky.

4. Diode varicap cu utilizare n circuite acordate, oscilatoare, filtre, lacare se folosete dependena capacitii de barier a diodei de tensiuneainvers aplicat; capacitatea de barier este proporional cu aria

jonciunii:m

D

bb

U

U

CC

=

0

0

1

5. Diode de comutaie utilizate n circuite de comutaie; parametriiprincipali i reprezint timpii de comutaie directi invers; de obicei,

parametrii referitori la mrimile maxim admisibile nu sunt limitativi.6. Diode Zener se bazeaz pe fenomenul de multiplicare n avalan.tensiunea stabilizat este cuprins ntre 3V i 100V iar curentul prindiod este de ordinul a 10 - 100 mA, n funcie de puterea diodei.

7. Diode Tunel (Esaki) sunt de tipul P+N+ la care surplusul de purttoritrece peste bariera de purttori prin efect tunel; are caracteristica curezisten negativ i se folosete n circuite care funcioneaz lafrecvene mari sau n circuite de comutaie.

23


34/232


iD

uD

8. Fotodiode (fotoelemente) sunt diode cu jonciuni sau de tip Schottkyla care radiaiile luminoase pot ptrunde prin capsuli sunt absorbite dematerialul semiconductor ca urmare se intensific procesul de generarede perechi electron-gol i se modific curentul de saturaie al diodei. Sefolosete numai cu polarizare invers.

9. Diode electroluminiscente (LED) sunt realizate din jonciuni de tipulGaAs, semiconductor cu banda interzis de circa 1,6 -1,7 eV. n urmarecombinrilor directe, se emit cuante de lumin n spectrul vizibil, cudiferite culori. Funcioneaz numai la polarizare direct.10. Diode generatoare i amplificatoare de microunde (IMPATT,TRAPATT, BARIT) funcioneaz dup alte principii fizice.

24


35/232

Capitolul 3 Tranzistorul bipolar notie

Capitolul 3 Tranzistorul bipolar

1. Introducere2. Procese fizice3. Ecuaii de funcionare4. Caracteristicile statice ale TBIP5. Modelul Early6. Circuitul echivalent Giacoletto7. Parametrii de cuadripol ai TBIP


36/232


1.IntroducereSemiconductor eterogen dotat cu impuriti astfel nct se formeaz

dou jonciuni pn:

p n p n p n

- regiunea din mijloc foarte ngust pLd


37/232


2


38/232


2.Procese fizice

Tranzistorul este de tip P+NP+, funcionnd n RAN.

Fenomene fizice:

a) jonciunea EB este polarizat direct: golurile din emitor trec n

baz, dar , puine goluri se recombin, cele mai multe ajung la

colector; acesta este polarizat invers, este un cmp electric puternic care

favorizeaz trecerea golurilor n colector.

pLd


39/232


Concluzii: tensiunea mic de pe jonciunea EB impune cureni de

colector a cror valoare nu depinde, practic, de tensiunea de pe jonciunea

CB; dispozitivul se comport la ieire ca o surs de curent mrime de

ieire (curent) comandat de o mrime de intrare (tensiune) tranfer

resistor transistor.

2 4


40/232


3. Ecuaii de funcionare

Ipoteze simplificatoare

- model unidimensional;

- concentraii constante de impuriti;- grosimile zonelor neutre ale E i C >> lungimile de difuzie;

- nivele mici de injecie (conc. purttori injectai >


41/232


xqD

jpxp

p

p )0()0()( = (variaie liniar);

Se calculeaz: wqD

jpwp

p

p )0()0()( = i rezult:

[ ])()0()0( wppw

qDj

p

p = sau:

= kTCqu

kTEqu

np

p eew

pqDj )0(

Pentru RAN:q

kTuu CC >>< ,0

kT

Equ

np

p ew

pqDj =)0(

Semnificaia lui :w

( )

'

''02

pn

pnC

pn

pn

q

uUdldw

+=

Se observ c dac wuC efect de modulaie a grosimii bazei

(ceea ce duce la ideea de reacie intern n tranzistor).

Etapa II:Se calculeaz curentul de recombinare pornind de la ecuaia de

continuitate, n regim staionar:

0)(1

=

=

dx

xdj

q

pp

t

p p

p

n

sau:

[ ] 0)(

)( =+dx

xdjpxp

q pn

pSe integreaz pe toat lungimea bazei:

[ ] 0)()(00

=+ w

p

w

n

p

xdjdxpxpq

Dar:

6


42/232


Rezult:rpp

w

p jjwjxdj == )0()()(0

[ ]

[ ] ==

=

==

2

00

)0(

2

1)0(

)0()0()(

wqD

jqwpp

q

dxxqD

jpp

qdxpxp

qj

p

p

p

n

p

w

p

p

n

p

w

n

p

r

=

kT

Cqu

kT

Equ

np

p

nkT

Equ

n

p

eew

pqD

qD

wpep

qw

2

1

+= kT

Cqu

kT

Equ

kT

Equ

p

n

eee

qwp

2

1

2

1

1 Rezult:

+= 2

2kT

Cqu

kT

Equ

p

nr ee

wqpj

Pentru RAN: kTEqu

p

nr e

D

wqpj

2 .

Etapa III:

- curentul local de electroni la jonciunea emitor-baz:

= 1)0( kT

Equ

n

pn

n eL

nqDj

Etapa IV:

- curentul propriu la jonciunea colector-baz (ca la o jonciune PN

polarizat invers, dar cu zona P subirew):

+= 1

'

''

kT

qu

n

pnnp

co

C

e

L

nqD

w

pqDj (colectorul este dopat

diferit cu impuriti n comparaie cu emitorul);

+=

'

''

n

pnnp

coL

nqD

w

pqDj pentru RAN

(pentru s-a luat semnul corelat cu semnul curentului de colector).coj

7


43/232


DacA este aria seciunilor transversale ale jonciunilor, curenii vorfi:

(0) (0) E p ni A j j = +

( ) (0)C p co p r i A j w j A j j j = + = + co

C [ ](0) B n r co E i A j j j i i= + =Determinarea parametrilor tranzistorului:

a) factorul de injecie al emitorului (eficiena emitorului):

np

pn

n

kT

Cqu

kT

Equ

np

kT

Equ

n

pn

p

nnp

p

E

p

pD

nD

L

w

eew

pqD

eL

nqD

j

jjj

j

i

i

+

+

=

=+

=+

==

1

1

1

1

1

)0(

)0(1

1

)0()0(

)0()0(

Dar:

p

p

ippp

nn

i

nnn

DkT

q

n

nqqp

DkT

q

p

n

qqn

2

2

==

==

p

n

np

pn

pD

nD

=

Rezult:

p

n

nL

w

+=

1

1 1

- baza mai slab dopat dect emitorul, pn


44/232


kT

Cqu

kT

Equ

kTC

qu

kTEqu

pkT

Cqu

kT

Equ

np

kT

Cqu

kT

Equ

p

n

p

r

p

rp

p

p

p

p

t

ee

ee

L

w

eew

pqD

ee

wqp

j

j

j

jj

j

wj

i

wi

+

=

+=

==

===

2

2

11

221

)0(1

)0(

)0(

)0(

)(

)0(

)(

2

Rezult, pentru RAN:

2

2

11

p

tL

w 1 pLw


45/232


4. Caracteristicile statice ale TBIP

a) caracteristicile statice (n general)

* caracteristica de transfer o mrime de ieire n funcie de o

mrime de intrare: - sau cu parametru sau)(0 ivv )( io vi ii

- )( sau cu parametru ;0 iiv )( io ii iv

* caracteristica de ieire o mrime de ieire n funcie de cealalt

mrime de ieire cu parametru o mrime de intrare:

- )( cu parametru sau sauoo vi ii iv

- )( cu parametru sau ;oo iv ov ii

* caracteristica de intrare o mrime de intrare n funcie de cealalt

mrime de intrare cu parametru o mrime de ieire:

- )( cu parametru sau ;ii vi ov oi

- )( cu parametru sau .ii iv ov oi

b) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea BC

b1) caracteristica de ieire.

)(ctiCCC E

uii=

=

Relaii: coEoC iii +=

10


46/232


+= 1

'

''

kT

qu

n

pnnp

co

C

eL

nqD

w

pqDAi

+

2

0211

11

p

p

n

n

Lw

L

w

- pentru ,0=Ei

= 1kT

qu

coC

C

eii :

- pentru 0=Cu , 0=Ci

- pentru 0


47/232


Observaii:- caracteristici aproape orizontale, abaterea provenind de la variaia lui

i a luicoi 0 cu tensiunea prin intermediul lui ;Cu w

- caracteristici aproape echidistante la creteri egale ale curentului de

emitor provenind de la variaia lui 0 cu curentul de emitor (colector);- anularea curentului de colector se face pentru tensiuni de colector

pozitive, mici i foarte apropiate ca valoare pentru diferite valori ale

curentului de emitor.

Regimuri de funcionare:

- regiunea de blocare (tiere), pentru 0Ei ;- regiunea activ normal;

- regiunea de saturaie.

b2) caracteristica de ieire .)( ctuCCC Euii ==

Relaii:

cokT

qu

cokT

qu

np

coEoC iew

ctiew

pqDAiii

EE

+=+=+= 00 .

Observaii:

- caracteristicile nu sunt echidistante;

- panta caracteristicilor este mai mare (w apare i explicit la numitor iel scade cnd tensiunea de colector crete n modul);

- anularea curentului se face tot pentru valori pozitive ale lui .Cu

.)(

ctuEEE Cui

=i = b3) caracteristica de intrare

Relaii:

kT

qu

npkT

qu

kT

qu

np

E

ECE

ew

pqDAee

w

pqDAi

= (pentru RAN)

12


48/232


Observaii:

- caracteristica exponenial;

- pentru , caracteristica trece prin origine;0=Cu

- influena lui este mic, prin intermediul lui w;Cu

b4) caracteristica de transfer )( ECC iii = sau )( ECC uii =

Relaii:

coEoC iii +=

Observaii:- practic, paralel cu prima bisectoare;

- la cureni mari, 0 scade.

b5) influena temperaturii asupra caracteristicilor statice:

13


49/232


Observaii:

- caracteristicile se deplaseaz ctre stnga sus, PSF se apropie de

zona de saturaie.

b6) aproximarea caracteristicilor (model n curent continuu)

Desen - vezi verso dou desene

Observaii:- la intrare, tranzistorul poate fi modelat n cea mai simpl form cu o

tensiune de prag, , cu valori tipice de 0,2 V pentru Ge i 0,6 V pentru Si;

curentul de emitor este stabilit de circuitul exterior;DV

- n colector, tranzistorul este modelat printr-un generator de curent

comandat de curentul din emitor; de cele mai multe ori se folosete

egalitatea , care presupune c pentru factorul de curentEC

ii 0

se ia

valoarea 1.

c) caracteristicile statice ale TBIP n conexiunea EC

c1) caracteristica de ieire.

)'(ctiCCC B

uii=

=

Relaii:

coEoC iii +=

BCE iii +=

Se elimin i rezult:Ei

14


50/232


15


51/232


ceoBC iii += 0 cu0

00

1

= (factorul de curent al

tranzistorului n conexiune EC) i

01

= coceoi

i .

Observaii:

- caracteristicile au panta mai mare deoarece 0 depinde mai puternic

de prin intermediul lui :ECc uuu ='

w

p

n

npp

n

np

p

n

np

L

w

L

w

L

w

L

w

L

w

L

w

+

=22

2

0

00

2

1

1

2

1

11

2

11

1

- caracteristicile trec printr-un punct foarte apropiat de origine;

- caracteristicile nu sunt echidistante deoarece dependena de curentul

de colector a factorului de curent n conexiune EC este mai mare dect n

cazul conexiunii BC.

c2) caracteristica de ieire.'

)'(ctuCCC B

uii=

=

Relaii:

cokT

qunp

cokT

qunp

coEC iew

pqDAie

w

pqDAiii

BE

+=+=+=

'

000

BCECc uuuuu '' +==

16


52/232


.')'('

ctuBBB Cui

=i = c3) caracteristica de intrare

Relaii:

( ) coEcoEECEB iiiiiiii === 00 1

p

n

np L

w

L

w

+

=

2

0 2

11 (puternic influenat de )

C

u'

Observaii:

- carateristicile nu trec prin origine;

- tensiunea are o influen mic.Cu'

c4) caracteristica de transfer )( BCC iii = , parametru ;Cu'Relaii:

coBC iii += 0

17


53/232


Observaii:

- influen mai mare a tensiunii de colector prin intermediul lui

care determin o variaie mai puternic a lui

w

0 .

c5) Dependena de temperatur a caracteristicilor statice

c6) Valori uzuale pentru 0 o(0.95 - 0.995) i (20 -300);c7) Aproximarea caracteristicilor statice:

- la intrare, tranzistorul poate fi modelat n cea mai simpl form cu o

tensiune de prag, , cu valori tipice de 0,2 V pentru Ge i 0,6 V pentru

Si; curentul de baz este stabilit de circuitul exterior;

BEV

- n colector, tranzistorul este modelat printr-un generator de curent

comandat de curentul din baz; de cele mai multe ori se folosete egalitatea

, care presupune c relaia pentru curentul de colector devine:EC ii

BC

ii0

= prin neglijarea curentului rezidual, .co

i

18


54/232


5. Modelul Early

Tranzistorul este utilizat pentru prelucrarea semnalelor variabile.Semnalele variabile se aplic n serie cu tensiunile de polarizare - ca

urmare, se vor modifica curenii, deci i tensiunile pe rezistena de sarcin.n cazul general, semnalul variabil se suprapune peste regimul decurent continuu.

Tranzistorul element neliniar adic relaiile dintre tensiuni icureni sunt neliniare. Liniarizarea se poate face n condiii de semnal mic.

Definiie:factor de amplificare n curent:01

2

2 =

ui

i

- pentru conexiunea BC:

.ctuE

C

Ci

i

=

=

- pentru conexiunea EC:.'

'ctuB

C

Ci

i

=

=

- pentru conexiunea CC:.''

''ctuB

E

Ci

i

=

=

Conexiunea BC:

18


55/232


Relaii:

coEC iii += 0 rezult, prin derivare:

+=

+=

=== ..

00

.

00

ctuE

E

ctuE

E

ctuE

E

E

C

CCC

di

du

du

didi

didi

di

Deoarece: kTqu

np

E

E

ew

pqDAi = , E

PSFE

E IkT

q

du

di=

deci:

.

00

.

00

1

ctuEEctuE

E

CCdu

d

q

kT

Iq

kT

du

dI

==

+=+=

Deoarece n RAN depinde puin de (prin W), rezult:0

E

u0

.

Dependena 0 de PSF:

variaia lui 0 cu curentul de colector (emitor) determinat de:- generarea de purttori electroni-goluri din zona de trecere ( );

- efecte la nivel mare de injecie ( t ).

Conexiunea EC:

Relaii: =

=

= .'

'ctuB

C

Ci

i

19


56/232


==+=+=

1ECBCEBCEiiiiiiii

Factor de amplificare n regim variabil n conexiunea EC: eh21= .Variaia lui cu curentul de emitor (colector) este mult mai puternic

dect n cazul conexiunii BC.

Conexiunea CC: nu prezint elemente importante din punct de vedere alregimului static de funcionare; referirile se fac la conexiunea EC.

Modelul Early:

Condiii: semnale variabile mici;regim staionar.

a)circuitul de intrare),( CEEE uuii =

Se difereniaz n jurul unui PSF, ( )CECE IIUUM ,,,

C

MC

EE

ME

EE u

u

iu

u

ii

+

=

K

uiru

u

i

u

ii

u

iu C

EenC

MC

E

ME

EE

mE

EE

+=

+

=11

Se deseneaz sub forma unui circuit electric:

20


57/232


Observaii:- : rezistena naturala emitorului:enr

kT

qu

npE

E

ew

pqDAi = (pentru RAN: ,0> )

E

M

kT

qu

np

E

E IkT

qe

kT

q

w

pqDA

u

i E==

Rezult:

EE

ME

E

enIIq

kT

u

ir

026,011==

= (valoare mic)

- K: coeficientul de modulaie a grosimii bazei:

MC

E

MC

kT

qu

np

MC

E

u

w

wI

u

w

wepAqD

u

iE

=

=

112

MC

E

MC

E

MC

E

ME

E

u

w

wq

kTI

u

w

w

kT

qI

u

i

u

i

K

=

=

=1

1

1

(reprezint influena ieirii asupra intrrii prin intermediul grosimii efectivea bazei reacia intern n tranzistor).

( )'0

'0'

''0 1

2

U

uld

pn

pn

q

uUdw C

pn

pnC =+

'0

'0

'0

1

1

2

U

UU

l

u

w

CMC

=

Valori tipice pentru K: 53 1010 .b)circuitul de ieire

Relaia:)(),( 0000 CcECEcEC uiiuiiii +=+=

21


58/232


Se difereniaz:

C

MC

c

C

MC

EE

ME

EEC uu

iu

uii

iiii

+

+

+= 0000

C

MC

c

MC

EE

ME

EC uu

i

uii

iii

+

+

+= 0000

Se poate scrie sub forma:

CcnEC ugii = Se deseneaz sub forma unui circuit electric:

Observaii:- factor de amplificare n curent n conexiunea BC

- conductana natural a emitorului dependena de PSF:cng

22

0 2

11

2

11

=

pp

n

np L

w

L

w

L

w

( )CCpCppC u

w

wu

w

wL

w

u

w

L

w

Lu

=

=

=

112

1

2

12

12

2

10

2

0

( )MC

Ec

MC

E

MC

ccn

u

w

wIg

ui

u

ig

+=

+

=

112 00

00

22


59/232


( )( )

en

c

MC

EccnKr

gkT

q

q

kT

u

w

wIgg 0000

12112

+=

+=

Se obin valori mici pentru conductana natural a emitorului -

S76

1010

- ceea ce confer TBIP caracterul de generator de curent i nregim dinamic.Pentru semnale rapid variabile, intervin elementele capacitive:

Se adaugi rezistena distribuit a bazei, 'bbx rr = :

Pentru circuitul Early elementele de circuit depind i de frecven, ceea facedificil utilizarea lui.

Capacitile tranzistorului

La jonciunea emitor-baz polarizat direct capacitatea de difuzieeste mai important dect capacitatea de barier; la jonciunea colector baz polarizat direct conteaz ambele componente, mai important fiind,totui, capacitatea de barier.

bcdccbedee CCCCCC +=+= Capacitile de barier ca la jonciunea PN:

23


60/232


0

0

1U

U

CC

E

bebe

=

'0

0

1U

U

CC

C

bcbc

=

Capacitatea de difuzie este determinat de variaia sarcinii purttorilormobili de sarcin din baz la variaii ale tensiunii emitor baz respectivcolector-baz.

- condiii la limit de tip Shockley:

kT

qu

nkT

qu

n

CE

epwpepp == )(;)0( Cantitatea total de sarcin:

kT

qu

nkT

qu

kT

qu

n

ww

dd

ECE

eqAwpeeqAwp

wppqAwdxxqApdQQ

2

1

2

12

)()0()(

00

+=

=+

===

Capacitatea de difuzie la jonciunea emitor-baz:

E

p

kT

qU

n

ME

dde I

kT

q

D

we

kT

qqAwp

du

dQC

E

22

1 2===

Capacitatea de difuzie la jonciunea colector-baz:

K

C

KkT

qI

KD

w

D

w

kT

q

u

w

wq

kTe

w

pqDA

u

weqAp

du

dQC

deE

ppMC

kT

qU

np

MC

kTqU

n

MC

ddc

E

E

==

=

===

1

2

1

2

1

21

22

24


61/232


6. Circuit echivalent Giacoletto

Este un model pentru care parametrii nu depind de frecven pn la o

valoare foarte mare a acesteia ( ).f5,0> , se deduc

Zhh'

i n condiiil e expresia:

ZZA Su -

ficarea de tensiune nu mai depinde (n modsenial) de parametrii tranzistorului, ci numai de raportul a dou impedane;

- efectul impedaneiZse poate considera i ca o reac rie decurent.

- aceast relaie arat c amplie

ie negativ se


126/232

DCE I Amplificatoare elementare N. Cupcea notie38

c) Tranzistor bipolar cu impedan n serie cu colectorul

Schema de principiu:

* se obin relatiile:

++= '2'1'1 UhIhZhU ri

++

++

+=

00

'2

0

0'1

0

'2

11

11

ZhZh

UZh

hI

Zh

hI

f

* rezult parametrii tranzistorului echivalent prin identificare:

+

=

+

+=

+=

+=

Zh

hh

Zh

hZhh

Zh

hh

Zh

hh

rr

ii

ff

0

'

0

'

0

0'0

0

'1

;

1

1;

1

- pentru valori nu prea mari ale impedaneiZ, ceea ce se ntmpl n modobinuit n circuitele reale, se ndeplinesc iii:urmtoarele cond

1, 0


127/232


d) TBIP cu impedan ntre bazi emitor

iile des ntlnite n practic.Schema de principiu:* este una dintre situa

='='

'='

' '

*se obin relaiile:

++

+=

++

++

=

'2

'1

'1

'2

0'1

'2

UZh

ZhI

Zh

ZhU

UZh

ZhhI

Zh

ZhI

i

r

i

i

f

ii

* prin identificare rezult parametrii tranzistorului echivalent:

=+==+=

+h +=

+=

i

i

fi

f

fii

i

i

ii

rr

h

h

hZh

Zh

hZhZh

Zh

h

Zh

Zhh

Zh

Zhh

'''

0'0

';||

;

a is i ia* se constat c panta tranzistorului echivalent este identic cu aceea a

tr nz torulu ini l, SS'= . De multe ori, n cazurile practice, impedanaZ, olt mai mare dect hrezisten, are o valoare mu dere

umeric, parametrii tranzistorului echivalent su aii, astfel nct, din punct de ve

n nt practic identici cu cei

tranzistorului iniial.* dac tranzistorul inial este caracterizat de parametrii

0== 0hsi0hr , atunci parametrii circuitului echivalent vor fi:

Z||hh i'i = ;

i

ffhZ

Zhh

+=' ; 0== 0hsi0hr ,

ceea ce permite utilizarea relaiilor aproximative pentru calculul performanelorplif

v c prezena impedaneiZduce la

icorarea curentului care intr efectiv n baza tranzistorului pentru a fi

am icatoarelor;* din punct de vedere fizic, se obser

m


128/232


amplif comun. Cu ct impedanaic;

are fie din necesitilestorului, fie din circuitele de bootstrapare utilizate

pentru micorarea influenei curentului de polarizare din baz asupra impedaneide intrare, aa cum se va vedea n paragrafele urmtoare.

e) TBIP cu rezisten ntre bazi colector

* schema de principiu: este

icat, o parte din el mergnd prinZspre bornaZeste mai mare, cu att aceast pierdere de curent este mai m

* cel mai adesea, rezistena dintre bazi emitor apde polarizare corect a tranz

* ecuaiile suplimentare necesare pentru determinarea parametrilor

tranzistorului echivalent sunt :

Z* se obin relaiile urmtoarele echivalri:

+

+

+

==

Zh

Zh

Zh

h

Zh

hhZhh

fiffii

2;|| ''

+==

+==

Z

UUIIUU

UUIIUU

'2'11

'11

'1

'1

'2

2'22

'2

;

;

+

+=

+

+=

Zh

hZhh

Z

Zhh

i

ri ; 0'0'

hh

iii

ir

* ntotdeauna se poate face aproximarea

if h|Zh| >>ihZ+

cazurile practice, e

ff

Zhh ' deoarece, n

ste ndeplinit condiia ;

* se poate folosi metoda de calcul pprnind de la definiia parametrilor:


129/232


* conform definiiei:

Zh

Z

U

h

U

U

II

U

I

Uh i

i

UzU

i =+

=+== == 111

011

0'1

'

1'

2'2

i

ir

i

i

i

r

I

rhZ

hZh

hZ

h

hZ

ZUh

UU

Uh

++

=

++

+==

=2

20'2

'1' 1

|

|

'1

ii

rf

i

r

I hZ

hZh

hZ

hhhh

Ih

++==

'2'

)1(1

hZU +

=

+

+

+=

00

0'2

0'1

i

fhZ

hhZhZ +

+

+

i

i

i

fZf

U

f

ZhZh

I

IIh

I

Ih =

==

='1

1

0'1

'2'

2

staniali trei dintre parametriitranzis istorul iniial este caracterizat

prin

* se constat c sunt afectai n mod subtorului echivalent; astfel, chiar dac tranz

0== 0hsi0hr rezult:

0' += Zhhh

i

ir

ceea ce nseamn c n calculul performanelor amplificatoarelor cu astfel detranzistoare echivalente trebuie s fie luate n considerare relaiile exacte deduse.

tranzistoare astfel ds fie

* prezena unei rezistene ntre baza i colectorul unui tranzistor poate smod de polarizare a tranzistorului

asigur cu

o rezisten ui,indiferent de condiiile de lucru.

* se recomand ca n analiza circuitelor cu e echivalrievitate.

apar frecvent datorit faptului c acest o bun stabilizare termic a PSF. n plus, la polarizarea tranzistorului

ntre baz i emitor se elimin posibilitatea saturrii tranzistorul


130/232


* din punct de vedere dinamic se poate considera c impedana dintrebaz i colector determin o reacie negativ paralel de tensiune care duce lamodificarea important a parametrilor tranzistorului.

* panta tranzistorului echivalent va fi:

Sh

h

hZ

hZZh

h

hS

i

f

i

i

f

i

f ==+

=||

''

'

ceea ce nseamn c rmne practic nemodificat.

zisten ntre colector i emitor

* schema de principiu:

f) Tranzistor bipolar cu re

* pentru determinarea parametrilor tranzistorului echivalent se observ

faptul cZapare strict n paralel pe impedanaoh

1. Rezul c parametrii hi, hf

i hr nu sunt modificai iar parametrul h0 se nlocuiete prin combinaie nparalel a celor dou impedane. Deci:

=+== .1

||;

0

00ff

hZ

Zhhhh

=

=

;

;

11'

'

''rr

ii

hh

hh

* avnd n vedere c impedanaZare n mod obinuit valori sensibil mai

mici dect

o

h

1, parametrul

'oh capt importan.


131/232


* o alt posibilitate, utilizat n practic, este ca impedana Z s fieconsiderat n paralel cu impedana de sarcin (dac montajul este cu emitorulsau cu colectorul la mas).

* situaiile practice n care apare o astfel de impedan ntre emitor i

colector sunt mai puin ntlnite.

Tranzistoare compuse

u tranzistoare care smporte global ca un tranzistor ech ar ca dispozitivul

rezultat s aib tot trei terminale.o polarizare

direct un avantaj

n util cuite integrate liniare.

g) Tranzistor compus de tip Darlington

* schema de principiu (tranzistoare de tipul npn):

* sunt mai multe posibiliti de interconectare a dose co ivalent; este neces

* din cele 4 posibiliti practice utilizate, dou permit in curent continuu fr elemente ajuttoare, ceea ce reprezint

izarea lor n special n cir

* prin conectarea celor dou tranzistoare se obine un dispozitiv cu treiterminale cu semnificaiile E,B,C:

* pentru tranzistorul T se obine un curent de baz egal cu curentul deemitor al tranzistorului T, iar tensiunile dintre colectoarele i emitoarele celor

dou tranzistoare pot fi simultan pozitive ceea ce asigur o funcionare n RAN.* la un curent de colector al tranzistorului compus prestabilit, se obine uncurent de baz la intrare de valoare mic, cutilizrii acestei structuri n etajele de intrare ale a

* tranzistoarele sunt caracterizate n curent continuu prin factorii de curent

i

eea ce sugereaz posibilitateamplificatoarelor.

'o

"Io i se poate deduce c, dac se noteaz cu C, curentul de colector al

torulu compus, atunci curentul de baz de la intrare va fi:

= CI

I B

tranzis i

''0

'0

'0 )1( ++


132/232


* deci tranzistorul compus Darlington are un factor de curent echivalentpentru conexiunea EC de valoare:

'"' ++= "'" ooooooo aproximarea fiind justificat de neglijarea lui 1 n raport cu fiecare dintre factorii

e curent ai tranzistoarelor compo

nente.ontinuu simpl, n care curentul de emitor al

tranzistorului T este curent de baz pentru tranzistorul T se constat c, princele dou

d* la o polarizare n curent c

tranzistoare, circul curent de colector, n PSF, de valori mult diferite;din acest motiv, performanele de ansamblu ale structurii sunt inferioare celor cerezult din analiza simplist a schemei.

* factorul de curent al tranzistorului n conexiune EC depinde puternic decurentul de colector din PSF cnd acesta se modific n limite largi;

* tranzistoarele utilizate n tranzistorul compus Darlington, fiind deacelai tip, este dificil s se aleag curenii de colector din PSF pentru ambele

tranzistoare i n zona n care factorul de curent'T "T 0 s fie maxim i puindependent de variaiile curentului de colector din PSF; unul dintre tranzistoareva avea o valoare redus a factorului de curent.

* deoarece tranzistorul compus Darlington se folosete n etaje de intrare,este important i zgomotul propriu produs de tranzistor. Tensiunea echivalentde zgomot depinde i ea de curentul de colector din PSF:


133/232


* aceast curb este tipic fiecrui tranzistor i nu se pot alege curenii decolector din PSF astfel nct ambele tranzistoare s se situeze n zona de zgomotminim.

* pentru evitarea acestor inconven e, este necesar s se mreasc

curentul de emitor al tranzistorului 'T aa cum se sugereaz n figur n caregeneratorul de curent I se poate realiza n

ient

mai multe variante concrete.

* din punct de vedere dinamic parametrii tranzistorului compusDarlington se pot deduce din n funcie de parametri de cuadripol hibrizi [ ],respectiv [ ].

'h"h

* la relaiile care descriu cele dou tranzistoare de forma :

+=

+=

'2

''1

''1

'2

'0

'1

''2

UhIhU

UhIhI

ri

f


134/232


+= 2012 UhIhI fse adaug relaiile rezultate din scrierea ecuaiilor Kirchhoff n no

+= ''2''''1''''1 UhIhU ri

''''''''''

durile iochiurile formate.

* din aceste 10 ecuaii, se elimin mrimile ce caracterizeaz cele dou

tranzistoare componente i cele dou relaii rmase se a njeaz sub forma:

+= 2012 UhIee

f

de unde, prin identificare se determin parametrii hibrizi ai tranzistoruluicompus .Calculele sunt laborioase i se rocomand deducerea acestor parametri pornind

de la definiie. Astfel, condiia

=+

+=+==

=+=

''1

'2

'1

''2

'22

''1

'2

''22

'11

''1

'11

;;

;;

III

IIIUUUU

IIUUU

ra

+= 211 UhIhU

hI

er

ei

0U2= duce la urmtorul circ. echiv:

Pentru se aplic relaia pentru un tranzistor cu o impedan n

emitor:

eih T'


135/232


'''0

'''

1

'

i

iiei

hh

Nhhh

+

+=

nde .

"fi0 + ) rezult:

* pentru schema de polarizare standard: (adic

''r

'

fhh1hN' ++=u

- n condiiile unor aproximri acceptabile:

( hh"'


136/232


"1

""2 IhI f=

unde este curentul de ieire al repetorului pe emitor format de tranzistorul

care lu pe impedana nt a repetorului pe emitor:

"iI

'T "

ih .creazRezult, conform relaiei amplificrii n cure

1"'0

'"1

1

)1(I

hh

hI

i

f

+

+=

rin nlocuire, se obine:P

1'

0

"

'"

'"

'0

"'

2

1

1I

hhI

hh

hhhI

fif +++

= 1

0

1 hhi

f

i

+

'0

"

'"'0

"'

1

)1(

hh

hhhhhh

i

ffifef

+

++=

- n cazurile de aproximare unanim acceptate e obine

relaia aproximativ:

hhhhhh ++= - se constat c, din punct de vedere dinamic, tranzistorul compus

Darlington are factorul de e n curent deadev

ionare ale celor dou tranzistoare.

( "'0


137/232


compus Darlington d de tranzistorulluat separat ca repetor pe emitor (f stena

cfactorul de amplificare n curent al tranzistorului echivalent este mult mrit;

U

egale pe intrrile celor dou tranzistoare, adic 1 UU i, deoarece curentul n scurtcircuit este dat, prin ipal, e cu ntul celui de-al doilea tranzistor,rezult reducerea pantei echivalente la jumtate din panta celui de-al doilea

* dezavantaj al tranzistorului compus Darlington, dar mai puin importantdect avantajele pe care le prezint din alte puncte de vedere.

Pentru calculul celorlali doi parametri, se pune condiia

este e circa 2 ori mai mare dect cea oferitr a lua n considerare reziT

'0hh

i +

"

"22"

2 1)1(

)1( UhhU

hI f +

+=

generatorului de semnal al crei efect este mult micorat datorit faptului

* fizic, deoarece tensiunea de intrare i se repartizeaz n pri aproape"'

'

1n c d re

tranzistor, "T .

0I1

= i seobine o schem echivalent:

* deoarece , rezult:

2222 )1( UhIhUh ff ++=+

Dar:

"1

'2 II =

"'"' IhIIII +=+= 2"0'2"2"0'1

'0

"

2"22'

2 1

hh

UhUI

i +

=

2"0Deci:


138/232


adic:"'

"'0

"0

"

'0

"0"

"0

"

""

0111

)1)(1( rfehh

Nhhh

hN

hhh

h+

+=

+

=++

=

0'' iii hhhh +n condiiile obinuite de aproximare, rezu

)1( "'0"00 ++= f

e hhhh

adic de v oatranzis

00 +lt:

al re foarte mare, mai mare dect la fiecare dintre cele doutoare luate separat.Observnd c:

"

'"

222"

22

'

2

'

1 " irUhU

hUhUhU

++= 1

o

ih

h +

i c:

'0

"

"2

'0

'2 1

)1(1

hh

hU

hU

i

r

+

= ,

dup calcule elementare, rezult c:

"'0

'0"'""'

1 i

irrrrer

hh

hhhhhhh+

++=

Aceast relaie se poate reduce la forma aproximativ:'0

"'"hhhhh irr

er +

o expresie care nu se mai poate simplifica avnd n vedere faptul cei treitermeni pot avea valori apropiate.

i dinami pus Darlingtonvor fi:

c

* parametri ci aproximativi ai tranzistorului com

2S

=

++=+=

==

)1(;

;;2

"

"'0

"0

'0

"'"

"''

S

hhhhhhhhh

hhhhh

e

feoirr

er

ffef

e

* deci, din punct de vedere dinamic, tranzistorul compus Darlingtonprezint un factor de amplificare n curent mrit, dar panta echivalent redus

ii


139/232


este la jumtate. Reacia intern este comparabil cu aceea a unuia dintretranzistoarele componente, iar la ieire el se comport ca un tranzistor cu

de ieire mai mic dect cea a tranzistoarelor componente.rmn ns importante proprietile tranzistorului compus Darlington n

curent continuu prin care se asigur un curent continuu de baz de valoare foartemic. De asemenea, prin artificii de circuit, n special n circuitele integrate

h) Tranzistor compus super-G

iu:

impedan*

lineare, se pot mbuntii i performanele dinamice.

* schema de princip

* n ambele cazuri, tranzistorul echivalent este de tipul primului tranzistor

din combinaie i va avea E i B comune cu acesta.* se poate realiza o polarizare a tranzistoarelor n RAN.

c, n curent continuu, curentul de colector

al primului tranzistor, , este curent de baz pentru cel de-al doilea tranzistor,. Deci, ntr-o astfel de structur, e asi c de int re co tinuu devaloare mic iar curentul prin sarcin este asigurat, practic, de cel de-al doileatranzis

* se poate deduce fo luicompus:

00

l ), rezult c se vor pstra dezavantaje relevate la tranzistoarecompuse Darlington cu privire la dependena de curentul de colector a factoruluide zgomot propriu al tranzistoarelor i a factorului de curent al tranzistoarelor.n mod normal se pot folosi aceleai metode pentru reducerea efectului acestora.

* din punct de vedere dinamic, parametrii tranzistorului echivalent, sedetermin din circuitul echivalent:

* n ambele cazuri se constat

T'T" s gur urent ra n

tor.arte simplu factorul de curent al tranzistoru

"'"'0

"0

'00 )1( +=+=

e00

* curenii continui prin cele dou tranzistoare fiind foarte mult diferii (n

raportu"

0


140/232


Se pot scrie relaiile de legtur:

=== '1'2

'112

"2 ;;; IIIIII

corespunztoare

fiecru

ic e pot deduce parametrii hibrizi ai tranzistorului compus.Pornind de la definiie, se pot deduce mai direc

* para

==='112

'2

"1

'22 ;; UUUUUUU

Dac se adaug relaiile dintre curenii si tensiunile

i tranzistor, se pot elimina mrimile:"2

"1

''2

"1

'2

'1

'2

'1 ,,,,,, IsiIUUIIUU

i rezult dou relaii de forma:

+= 211 UhIhU

er

ei

+= 2012 UhIhI fPrin identif are, s

ee

t aceeai parametri.

metruleih :

"'0

'"'

1 i

iii

hhhhhh

++=

n mod obinuit, 1'" hh i '"' hhh , astfel nct: 'e hh

e

ui compus super-G este determinat de acelai

parametru al primului tranzistor.

* parametrul :

0i ii ii

adic parametruleih al tranzistorul

efh


141/232


"'"'"'

0

'" )1(

1)1( ffff

i

f

fef hhhh

hh

hhh +

++=

Factorul de amplificare n curent al acestui tranzistor compus va avea

valoarea foarte mare.* panta tranzistorului compus echivalent.

"''

"'

f

i

ff

ei

efe hS

h

hh

h

hS ==

- foarte mare n comparaie cu panta primului tranzistor (i, de aici,

denumirea sa, deoarece panta tranzistorului se mai noteazi cu mg ) .- se observ c:

'i

ffh

"'" "' ie hhShS ==

- deoarece, pentru o schem elementar de polarizare curenii continuiprin cele dou tranzistoare sunt n raportul factorilor de ctranzistoare, se poate scrie:

S

ureni ai celor dou

""

"

""

'" CCf

f

e I

hSkTh

qI

kTh

hSS == '"0

'""

"

'""

"

'

'C

C

fC

C

fC

f

C

fI

I

hSI

I

hSI

qI

- n aceast ultim relaie, dac se apreciaz c, numeric, =fh ,rezult

lu u se poate interpreta n felul urmtor: tranzistorul compus

super-G asigur o pant echivalent mare (panta tranzistorului prin care

ircul urent continuu de v loa e ma ), n condi le n metrul are

i el valoare mare fiind asigurat de primul tranzistor , prin care circul curentcontin .

us Darlington:

""0

:"

SSe =

- acest cr"T

eih

'T

c c a r re ii care para

uu de valoare mic- comparnd rezultatele obinute cu cele ale tranzistorului compus

Darlington, se constat c diferenele nu sunt eseniale:- pentru tranzistorul comp


142/232


=2

;2"

' SShh

ei

ei

torului compus super-G:- pentru tranzis

"'; SShh eie = i

- - aceste rezultate nu trebuie s surprind prea mult, deoarece

n ambele cazuri, produsul este , adic aproximativ .

a c ctorul decurent al unu ult mai mare dect 1 (de cel puin 20-50 ori).

* parametrul

ei

ehS fh ffhh

e "'

- diferenele pe care le impun aproximrile fcute pe parcurs nu sunteseniale, efectul lor rmnnd n zona n care se poate consider fa

i tranzistor este me

rh :'"'

'01 i hh+

- c reacia intern n tranzistorul compus super-G este dat, practic, deprimul tranzistor.

e

"' 1

rrrrer hhhhh +=

* parametrul :

- acest parametru este dictat de cel de-al doilea tranzistor.* valorile aproximative ale parametrilor sunt de forma:

==

=="00

'

"''

;;

;;

hhh

hhhhh

er

er

ee

e o

, chiar i n circuitelefunci tinue cum ar fi sursele dealimentare.

h0"0

"'0

"00 hhhhh

e +=

=SSe

* prin comparaie cu parametrii tranzistorului compus Darlington) s bserv c,n afara celor spuse despre

eih ,

efh i

eoh , se poate aduga faptul c tranzistorul

super-G se comport mai bine ca generator de curent dect tranzistorul compus

h

fffii

"

Darlington.* tranzistorul compus super-G se folosete ori de cte ori este necesar obinerea

unei i i micmpedane de ieire de valoare ct maonnd la semnale lent variabile sau con


143/232


* n locul tranzistorului T, se poate utiliza un alt tranzistor compus (de tipDarlington sau de tip super-G) care s asigure un factor de amplificare n curentde valoare ct mai mare.* exerci se determine pantele echivalente ale trazistoarelor compuse

iple r, considernd c n schema dei c factorii decurent i factorii de c cu

.

iu: s

tr i n funcie de panta ultimului tranzistopolarizare n curent continuu nu intervin alte elementeamplificare n urent ai celor 3 tranzistoare sunt toi egali

fh

Observaie:

- n to cprovine n principal din fruc

ate azurile, mrirea pantei echivalente a tranzistorului compustificarea pantei mari a ultimului tranzistor (prin care

circul cel mai mare curent).

pot obine i na obine alte valori aleparametrilor individuali ai tranzistoarelor prin care s se mbunteascparametri globali, n particular, panta echivalent:

- structurile de tranzistor de tip super-G sau Darlington, secazul unor polarizri de alt tip ale tranzitoarelor pentru


144/232


i) Tranzistor compus superD

* schema cu TBIP NPN;- sunt posibile variante i cu tranzistoare complementare. n toate cazurile,

nu este posibil polarizarea n curent continuu fr elemente ajuttoare ceea cereprezint un dezavantaj al acestui tranzistor compus n comparaie cu celelalte.

* din punct de vedere dinamic, comportarea lui este asemntoare cu atranzistorului compus Darlington. Se remarci aici faptul c, prin tranzistorul

'T circul curentul de baz al tranzistorului "T , ceea ce permite obinerea uneipante echivalente mari cu impedana de intrare de asemenea mare.

* parametrii echivaleni sunt:* parametrul

eih :

'"'e Nhh +

"'01 i

iii

hhh

+=

cu:

- n condiiile unor aproximri acceptabile ( i ),

rezult:

* parametrul :

'''' 1 rf hhhN ++=

1"'0 ihh 1'' += fhN

''' )1( ifiei hhhh ++

efh

'0

"

'"

'0

"

'0

"'""

1

)1(

1 hh

hh

hh

hhhhhh

i

ff

i

if

ffef

+

+=

+

+=

cu relaia aproximativ

:


145/232


''" )1(e hhhh + "fffff h dic metrul corespunztor al tranzistorului compusa nu mult diferit de para

Darlington.

* parametrulerh :

'"

"'1

)1(

io

rrer

hh

hhh

+

=

- aproximativ:"r

er hh

* parametrul :e

h0

'"

"'"

1 oi

ooe

o hh

hhh

h +

+

=

- cu aproximarea:

* proprietile la ieire ale tranzistorului compus super-D sunt determinate

numai

"o

eo hh

de tranzistorul "T , aa cum este evident i din modul de conectare.* panta echivalent se calculeaz cu formulele aproximative, sub forma:

"''

"'ffe

hhS =

)1( ifi hhh ++

c de modul de polarizare, panta echivalent poate lua valoridiferite; astfel, dac, prin polarizarea n curent continuu, se realizeaz cureni decolector egali prin cel nci

i , iar dac, prin polarizarea n curent continuu, se

zeaz un curent de baz pentru identic cu curentul de emitor altranzistorului , atunci, n condiiile egalitii numerice a factorilor de curent

- n fun ie

e dou tranzistoare (sau aproximativ egali) atu""'' )1( ifi hhh + SS

e T"

T'

2

reali

ai acestora, se obine

"S

S e .- rezult c, n funcie d tree polarizare, panta echivalent este cuprins n

2

"

S

2

"S.

SS e i " , situaie mai bun dect la tranzistorul compus Darlington

clasic unde panta echivalent este


146/232


Observaie:Pentru toate aceste trei tipur se

ctig pentru mbuntirea unor perfomane de regim dinamic ale

ar sunt folosite.

Tranzistor compus cascod

* structura de tranzistor compus cascod prezint o serie de proprietire n conexiune

i de tranzistoare compuse se constat cmrete substanial factorul de amplificare n curent echivalent, ceea cereprezint un

circuitelor n c e

i)

remarcabile i const din conectarea n cascad a dou tranzistoaEM respectiv BM:

' "- din punct de vedere dinamic tipurile tranzistoarelor T i T nuconteaz, dar condiiile de funcionare n RAN ale celor 2 tranzistoare depind detipurile lor i de circuitele de polarizare; nu este posibil o polarizare n curent

- parametrii dinamici ai tranzistorului echivalent arat c acest tranzistorne

nalte;

continuu fr elemente ajuttoare;

compus poate fi utilizat ca un circuit de intrare performant n special la frecve

* deducerea parametrilor hibrizi echivaleni se face dup schema echivalent ncare, pentru al doilea tranzistor a fost utilizat schema echivalent n parametrii

bh n conexiunea baz comun.

* parametr briz* n condi

i parametrul h rezult ca fiind impedana de intrare n tranzistorul

ii hi i se pot determina pornind de la definiie;iile de scurtcircuit la ieire, dispare generatorul de tensiune

2rb i"

"Uh e 'T

ibhavnd ca sarcin pe .


147/232


Deci:'0

"1 hh

hhh

ib

ibiei +

+=

Dar: ;

"

" hh

h i

"'

1; 'iei hh 1'02'"" + hhhhh

ibiibib , rezult:f

- observnd c'2

"1 II = i c raportul '

1

2

Ireprezint amplificarea de

curent a primului tra

'I

nzistor, rezult:

2'1

"1"

21

"1

"

21

2

000fb

fbe

fU

I

Ih

UI

II

UI

Ih =

=

=

=

=

=

=

"'

'"'"

1 ibo

f

fbifbhh

hhAh

+==

"fh

deoarece: 11"

" +

f

fbh

h

Rezult: 'fef hh

- parametrii circuitului echivalent de intrare sunt determinai de parametriimului tranzistor.pri

* pentru parametrii circuitului de ieire, deoarece, 01 =I , generatorul de

curent nu mai conteaz.'1

'Ihf

"

"'0

'0'

12

'2

'2

1

12

11

1

00rb

ib

rer h

hh

hh

IUU

UU

IUUh

+=

==

== sau:

"'

"'

1 ibo

rsrer

hh

hhh

+=

- produsul de n

la umrtor este foarte mic (ordinul de mrime este

) astfel nct se poate considera:

109

1010

0e

rh


148/232


ceea ce arat c n acest tranzistor compus nu exist reacie de la ieire la intrare.

c u area luiPentru alc l se observ c:eh0

"'0

'0

"""0

2

'0

2

2"ibUh "2"0

12

""2

"0

1

1

1

00

ib

rbfb

b

ib

fbb

b

hh

hhhh

hh

hUh

IU

IhUh

I

I

++=

++

=

+=

=

dar: ,

1

1

10

fbe

UUh ===

"0

'0

""brsfb hhhh

astfel:e

h1"

"0"

00+

f

bh

hh

a de iei ste

fr clui.

i compus cascod este:

- impedan re echivalent pentru tranzistorul compus cascod efoarte mare, corespunztoare unui tranzistor cu baz la mas. Deci el secomport ca un foarte bun generator de curent la ieire, ceea ce permiteconectarea ca sarcin a unui circuit oscilant paralel, a acesta s fieamortizat sensibil prin impedana de ieire a amplificatoru* panta echivalent a tranzistorulu

'S

h

hS

e

i

efe =

Aadar, la intrare , tranzistorul compus este caracterizat de primul

tranzistor, transferul ( sau ) este determinat tot de acesta, iar la ieire este

determinant impedana tranzistorului al doilea cu baz la masa neexistndreacii interne.

Utilizarea sa n circuite de intrare mai este facilitat i de ali parametri

)( eihefh

eS

aa cum se va vedea i n paragrafele urmtoare.


149/232


Cap. 4. Amplificatoare elementare cu tranzistoare

7. Circuite cu impedan de intrare mrit

* structura unui amplificator:

- etaj de intrare, EI;

- etaj intermediar, EI;- etaj de ieire, EI.

* circuit echivalent la intrare:

g

gZZ

ZEU

+=

int

int1 gEU 1 intZ

* alegere ntre structurile elementare: BC, EC, CC CC

* schema de principiu:

sfiic ZhhZ )1( ++= (dac rh i sunt egali cu 0).oh


150/232


* trebuie folosit relaia exact pentru c, pentru valori mari ale impedanei de

intare, nu mai pot fi neglijai cei doi parametri:

so

si

Zh

NZhZ

+

+=

1int

- dificil de interpretat.

* schema Giacoletto:

- se neglijeazr i se redeseneaz:

- se definete un tranzistor ideal caracterizat prin:

0;;0; ====== idofidid

iid hhhhhrh

fri

*'

'

'

)1(')1((1 si

s

s ZhhZh

dispozitive si circuite electrice

Documents