transistors bipolars - opencoursewarecaracterístiques bjt 2n2222. bjt en continua. v. ce(sat):...
Post on 05-Jul-2020
9 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Tema 1
TRANSISTORS BIPOLARS
Universitat Politècnica de CatalunyaDepartament d’Enginyeria Electrònica
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Conceptes bàsics BJT en continua BJT en alterna
Intr
oduc
ció
Principios de Electrónica. Alvert Paul Malvino. Ed. McGraw-Hill.Capítol 7.Circuitos y dispositivos electrónicos. Fundamentos de electrónica.Lluís Prat. Edicions UPC. Capítol 7.
Bibliografia:
2
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Definició:
Intr
oduc
ció
El transistor d’unió bipolar, de l’anglès Bipolar JunctionTransistor, o BJT es un dispositiu electrònic d’estat sòlid queconsisteix en dues unions PN. Aquest dispositiu permetcontrolar el corrent que circula a través d’ell.
L’antecesor del BJT va ser inventat al Desembre de 1947 als“Bell Telephone Laboratories” per John Bardeen i WalterBrattain sota la direcció de William Shockley. El BJT tal i com elconeixem a l’actualitat va ser inventat per William Shockley al1948 i va servir per dissenyar els primers circuits integrats
3
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLARIn
trod
ucci
ó
Primer transistor (1947)
4
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLARIn
trod
ucci
ó
Transistor NPN en el circuit integrat 7805
5
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLARIn
trod
ucci
ó
El BJT presenta tres terminals:
BaseCol·lectorEmissor
Transistor PNP Transistor NPN
6
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
4 regions de funcionament del BJT
BJT
en
cont
inua
7
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característica I/V BJT
BJT
en
cont
inua
8
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Circuit equivalent quan el BJT es troba en la regió ACTIVA
BJT
en
cont
inua
El BJT es troba en la regió activa quan la VBE> VγV i VBC< 0V.
Circuit equivalent del BJT en regió activa
Equació de funcionament enregió activa
On βF és el guany de corrent en la configuració de emisor comú.Aquest paràmetre té un valor superior a la unitat.
9
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Circuit equivalent quan el BJT es troba en la regió ACTIVA
BJT
en
cont
inua
El corrent d’emisor en la zona activa és:
On αF és el guany de corrent en la configuració de base comú.Aquest paràmetre té un valor molt proper a la unitat.
Exercici 1
Calcular αF si βF val 100.
10
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Circuit equivalent quan el BJT es troba en la regió TALL
BJT
en
cont
inua
El BJT es troba en regió de tall quan IBE i IBC són aproximadamentnules. Per lo tant, el corrent de col·lector també ho serà.
Circuit equivalent del BJT enregió de TALL
00
B
C
I AI A
≈≈
11
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Circuit equivalent quan el BJT es troba en la regió SATURACIÓ
BJT
en
cont
inua
El BJT es troba en regió de saturació quan les tensions VBE i VBCsón ambdues positives. Els dos diodes condueixen.
Circuit equivalent del BJT en regió de SATURACIÓ
12
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Anàlisi de circuits amb BJT
BJT
en
cont
inua
Objectiu: calcular IB, IC, IE, VCE.
4 incògnites significa tenir 4 equacions
•Equació de malla d’entrada•Equació de malla de sortida•2 equacions pròpies del transistor bipolar
Pel corrent d’emissor es prendrà el sentit positiu de corrent elsentit que indica la fletxa: sortint pel BJT NPN i entrant pel BJTPNP.
Pel corrent de base i de col·lector el sentit positiu de corrent serà:NPN els corrents són entrants i pel PNP els corrents són sortints.
E B B
CB CE BE
I I IV V V
= += −
13
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Anàlisi de circuits amb BJT
BJT
en
cont
inua
1.- Trobar el corrent de base.
2.- Trobar el corrent de col·lector.
3.- Trobar la tensió col·lector-emissor del transistor bipolar.
Si el corrent de base és negatiu o zero, el transistor BJT es troba entall.
Si la tensió col·lector-emissor és negativa, el transistor BJT es trobaen la regió de saturació.
En qualsevol altre cas, el transistor BJT es troba en la regió activa.
14
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Exercici 2
BJT
en
cont
inua
Trobar el punt de treball del següent circuit amb transistor bipolars.
Dades: VIN=5 V, RB=10 kΩ, RC=1 kΩ, VCC=5 VTransistor: 2N2222
15
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característiques BJT 2N2222
BJT
en
cont
inua
16
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característiques BJT 2N2222
BJT
en
cont
inua
17
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característiques BJT 2N2222
BJT
en
cont
inua
VCBO: tensió màxima que se li poc aplicar entre la unió col·lector-basedel transistor bipolar abans que es faci malbé el dispositiu.
VCEO: tensió màxima que se li poc aplicar entre la unió col·lector-emisor del transistor bipolar abans que es faci malbé el dispositiu.
VEBO: tensió màxima que se li poc aplicar entre la unió emisor-basedel transistor bipolar abans que es faci malbé el dispositiu.
IC: corrent màxima que pot circular pel terminal de col·lector.
Ptot: potència màxima que pot dissipar el transistor bipolar.
Tstg: rang de temperatures en el qual el dispositiu ha de treballar.
Tj: temperature màxima de la unió. Serveix pel càlcul dels radiadors.
18
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característiques BJT 2N2222
BJT
en
cont
inua
VCE(sat): tensió que hi ha entre col·lector i emisor del transistor bipolarquan el dispositiu es troba en la regió de saturació.
VBE(sat): tensió que hi ha entre base i emisor del transistor bipolarquan el dispositiu es troba en la regió de saturació.
hFE: guany de corrent en emisor comú.
19
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Característiques BJT 2N2222
BJT
en
cont
inua
20
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Anàlisis del circuit
BJT
en
cont
inua
Dades: VIN=5 V, RB=10 kΩ, RC=1 kΩ, VCC=5 VDades 2N2222: hFE|min=35, VBE=1,2 V, VCE|SAT=1,2 V
·
380
· 13,3·
· 8,3
3,8
IN B B BE
IN BEB
B
C FE B
CC C C CE
CE CC C C
CC CE SATC SAT
C
V I R VV VI A
RI h I mAV I R VV V I R V
V VI mA
R
µ
= +−
= =
= == += − = −
−= =
21
Berbel / Zaragoza
TRANSISTOR BIPOLAR
Exercici 3
BJT
en
cont
inua
Trobar el punt de treball del següent circuit amb transistor bipolars.
Dades: VCC=15 V RC=1 kΩ RB=400 kΩ βF=200 VBEQ=0,7 V
244,810,2
B
C
CE
I AI mAV V
µ===
22
Universitat Politècnica de CatalunyaDepartament d’Enginyeria Electrònica
Electrònica Analògica
TEMA 1: TRANSISTORS BIPOLARS
Universitat Politècnica de CatalunyaDepartament d’Enginyeria Electrònica
Autor: Néstor Berbel i Jordi Zaragoza
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICA
2
Conceptes bàsics El transistor bipolar en continua i en baixa
freqüència El transistor bipolar com a amplificador
Intro
ducc
ió
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAB
JT e
n co
ntin
ua i
en b
aixa
freq
üènc
ia
Exercici 1
Trobar el punt de treball del següent circuit amb transistor bipolars.
Dades: VCC=15 V RC=1 kΩ RB=400 kΩ βF=200 VBEQ=0,7 V
3
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Amplificadors
Un circuit electrònic amplifica quan la potència del senyal de sortida éssuperior a la potència del senyal d’entrada.
4
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 7. Amplificador
Dades: VCC=10 V RC=2 kΩ RB=30 kΩ RE= 940 Ω VBB=3 V βF=200 VBEQ=0,7V VCEsat=0,2 V
Anàlisi en contínua. Punt de repòs.
Anàlisi en gran senyal: amplificació i marges dinàmics.
Anàlisi en petit senyal.
5
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 7. Amplificador. Anàlisi en continua.
Es suposa que ΔvS(t) és igual a zero.
Trobar IBQ, ICQ i VCEQ.
Malla d’entrada Malla de sortida
El BJT es troba en la zona activa perquè la unió base-emisor està endirecte i la unió base-colector està en inversa per ser VCEQ més gran que0,2 V.
6
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 7. Amplificador. Anàlisi en gran senyal.
7
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 7. Amplificador. Distorsió del senyal de sortida.
Trobar la màxima amplitud del senyal d’entrada per a que el senyal desortida no es distorsioni (no es retalli a 0 V i a VCC V)
8
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 7. Amplificador. Anàlisi en petit senyal.
Circuit d’entrada del BJT
Circuit de sortida del BJT
9
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
BJT Model en petit senyal
10
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
BJT Model en petit senyal (cont)
El model en petit senyal mostrat a continuació té en compte larealimentació interna en que la modulació del ample de base produeix quela característica d’entrada canvii. També en compte la resistencia de sortidadel BJT.
11
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Anàlisi circuits amb BJT amb el model en petit senyal
Pasos a seguir per l’anàlisis d’amplificadors amb BJT.
1.Suposar que els condensadors són circuits oberts i trobar els valors deIBQ, ICQ, IEQ (si fes falta) i VCEQ.
•Trobar el model en petit senyal del transistor bipolar.
•Anular les fonts de continua (fonts de tensió per curt-circuits i fonts decorrent per circuits oberts).
•Suposar que els condensadors són curt-circuits i analizar el circuitresultant, substituint el BJT pel model en petit senyal, per trobar la relacióentre la tensió de sortida i la tensión d’entrada.
12
Electrònica Analògica
ELECTRÒNICA ANALÒGICAEl
tran
sist
or b
ipol
ar c
om a
am
plifi
cado
r
Exercici 8. Amplificador
Dades: VCC=15 V CIN=4.7 μF COUT=47 μF CE=22 μF RE=2kΩRC=10 kΩ RB1=120 kΩ RB2=18kΩ βF=110 VBEQ=0,7 V
13
top related