Tranzistorul
Tranzistorul

Tranzistorul

Categorie: Electronică

Status: În producție

Chiar după 75 de ani de la inventarea tranzistorului, această componentă este şi va rămâne în electronică piesa care a revoluționat industria electronică, care a remodelat lumea. Dacă vrei să înțelegi electronică, pe lângă legile electrotehnicii, trebuie să te ocupi intensiv cu tranzistorul. Acest curs oferă tuturor, cunoștințe detaliate despre tranzistori. Cursul oferă cunoștințe detaliate despre structura, proprietățile, funcționalitatea și posibilele utilizări ale tranzistorului. Cursul formează o punte între elementele de bază fizice ale componentelor semiconductoare și aplicațiile lor de inginerie în practica electronicii moderne.

38

1

Introducere

Chiar după 75 de ani de la inventarea tranzistorului, această componentă este şi va rămâne în electronică piesa care a revoluționat industria electronică, care a remodelat lumea. Dacă vrei să înțelegi electronică, pe lângă legile electrotehnicii, trebuie să te ocupi intensiv cu tranzistorul. Acest curs oferă tuturor, cunoștințe detaliate despre tranzistori. Cursul oferă cunoștințe detaliate despre structura, proprietățile, funcționalitatea și posibilele utilizări ale tranzistorului. Cursul formează o punte între elementele de bază fizice ale componentelor semiconductoare și aplicațiile lor de inginerie în practica electronicii moderne.
2

Istoria tranzistorului - de ce a fost nevoie de inventarea tranzistorului

Pentru a proiecta, repara sau înțelege majoritatea dispozitivelor electronice, va trebui să înțelegeți cum funcționează diferitele tipuri de tranzistori. De la prima lor comercializare, tranzistorii au trecut prin zeci de metode distincte de fabricație. Este dificil de învăţat tranzistorul, dintr-o singură sursă sau descrieri simple ale construcției și funcționării acestuia. Pentru o înţelegere mai buna este recomandat sa citești şi despre istoria tranzistorului, sa înțelegeți de ce a fost nevoie de inventarea tranzistorului, unde era limitata tehnologia.

3

Istoria tranzistorului - cine a descoperit tranzistorul

Este mai puțin cunoscut faptul că Julius Edgar Lilienfeld a depus primul brevet pentru proiectarea tranzistorului cu joncțiune în 1928. Asta era cu 20 de ani înainte de brevetul lui William Shockley din 1948.
4

Tranzistorul cu contact punctiform

După ce am trecut peste istoria de bază a tranzistoareleor, să aruncăm o privire mai detaliată asupra diferitelor procese utilizate pentru fabricarea primelor tipuri de tranzistoare. Tranzistorul cu contact punctiform

5

Primul tranzistor din Europa

Tranzistorul este considerat „invenția secolului al XX-lea”. Și a fost dezvoltat de două ori independent: de către cercetători din SUA cu „Tranzistorul” și în Franța cu „Transistron”. Puțini oameni cunosc despre tranzistorul realizat in franta de doi germani, deși componenta avea valori mai bune pentru zgomot, stabilitate și durata de viață. Bardeen și Brattain au împărțit Premiul Nobel pentru Fizică din 1956 cu Shockley „pentru studiile lor despre semiconductori și pentru descoperirea efectului tranzistorului”. Iar Lilienfeld, Heil, Mataré și Welker au căzut în uitare și nu au fost menționați.
6

Funcționare tranzistor

Ca structura (nu si ca functionare), tranzistorul poate fi asemanat cu doua diode montate in opozitie. Acest lucru face usor de inteles si modul cum se masoara practic un tranzistor. Dar atentie, doua diode montate in opozitie nu pot simula nicidecum un tranzistor!
7

Caracteristica de intrare

Caracteristica de intrare - reprezinta variația curentului de baza in funcţie de tensiunea Ube. Această caracteristica este asemănătoare cu a unei joncțiuni PN polarizata direct. Apariția curentului Ib şi implicit a curentului Ic, are loc numai la depășirea unui prag de tensiune Ub numit tensiune de deschidere.
8

Caracteristica de transfer

Caracteristica de transfer arată dependența curentului de colector, de curentul de bază, adică oferă informații despre modul în care Ic poate fi controlat de Ib. Curba caracteristică ușor neliniară poate fi descrisă folosind două metode.
9

Caracteristica de ieșire

Caracteristica de ieșire descrie dependența curentului de colector Ic de tensiunea colector-emitor Uce la un curent de bază Ib.
10

Curve Tracer pentru tranzistoare

Un curve tracer (cunoscut și ca analizor de parametri a semiconductorilor) este un echipament electronic de testare utilizat pentru a analiza caracteristicile dispozitivelor semiconductoare discrete, cum ar fi diode, tranzistoare și tiristoare. Bazat pe un osciloscop, dispozitivul conține și surse de tensiune și curent care pot fi folosite pentru a stimula dispozitivul testat (DUT).
11

Dreapta de sarcină și punctul static de funcționare

În măsurătorile și simulările noastre anterioare pentru înregistrarea curbei caracteristice, am furnizat întotdeauna tranzistorului două surse de tensiune DC pentru a putea seta valorile de tensiune și curent continuu pentru intrare (bază) și ieșire (colector) independent de unul pe altul. În practica, pe de altă parte....

12

Fixarea punctului de funcționare

Circuitele de polarizare au rolul de fixare și stabilizare a punctului static de funcționare Ic, Uce, Ib la o valoare dorită. Ele trebuie astfel proiectate încât să asigure o funcționare corectă pe întregul domeniu de lucru, în condițiile unor variații de temperatura date. Punctul static de funcționare trebuie să fie insensibil la modificarea parametrilor circuitului cu temperatura, sau datorită toleranțelor de fabricație ale componentelor. Circuitul de polarizare ar trebui să excludă ambalarea termică a tranzistorului.
13

Circuitul cu emitor comun

Un circuit amplificator cu tranzistor în care emitorul este la masă, semnalul de intrare se aplică între bază şi emitor iar rezistența de sarcină este conectată între colector şi emitor
14

Circuitul cu colector comun

Un circuit amplificator cu un tranzistor în care colectorul este legat la masa, baza este intrarea, iar emitorul este ieșirea este numit „colector comun”. Semnalul de intrare este aplicat intre baza şi colector iar rezistenta de sarcina este conectata intre emitor şi colector.
15

Circuitul cu bază comună

Circuitul cu bază comună se caracterizează prin aceea că semnalul este aplicat între bază și emitor iar rezistența de sarcină este montată între colector și bază.
16

Stabilizare punctului static de funcţionare

Din notiunile de baza ale semiconductoareleor, cunoastem că semiconductoarele prezintă practic comportamentul termistorului, adică pe măsură ce temperatura ϑ crește, rezistența scade. Acest lucru permite creșterea curentului, ceea ce determină, la rândul său, o creștere suplimentară a temperaturii dacă tensiunea este constantă, ceea ce la rândul său duce la o scădere a rezistenței, o creștere a curentului etc.
17

Reacția negativă și rezistența de emitor

Rezistenta de emitor Re care introduce o reactie negativa, are un mare rol in imbunatairea parametrilor schemei din punct de vedere al temperaturii. Altfel, datorita cresterii temperaturii, curentii lC si Ic au tendinta sa creasca.
18

Stabilizarea punctului de functionare cu tensiune

Pentru a obține un feedback negativ, putem, desigur, să alimentăm o parte din tensiunea de ieșire la intrare în loc de curent. Deci şi reacția cu tensiune continua poate influenta comportamentul unui emitor comun.
19

Darlington & Bootstrap

Circuitul colector comun are o rezistenta de intrare mare. Dacă un circuit colector comun este solicitat puternic, de exemplu într-un etaj de ieșire a unui amplificator audio, cu impedanța unui difuzor (4 Ω ... 8 Ω), rezistența de intrare nu mai este atât de mare pe cât se aștepta de fapt.

20

Regimuri de funcționare ale tranzistoarelor - experiment

Din punct de vedere al modului de polarizare al celor trei jonctiuni exista trei regimuri de functionare. Activ, blocare sau taiere, saturatie
21

Tranzistorul ca amplificator - clasa A

Tranzistorul ca amlificator si clasa A de functionare. Dacă punctul de funcționare al unui amplificator cu single ended se află în mijlocul liniei de sarcină, vorbim de „clasa A”.

22

Parametrii hibrizi h [1]

iecare circuit liniar are patru parametri h; unul având unitate de ohm, unul având unitatea mho și doi fără unitate. Parametrii h ai unui circuit dat sunt constanți. Dacă schimbăm circuitul, s-ar schimba și parametrii h
23

Reprezentarea parametrilor h

Tranzistorul ca element de circuit poate fi considerat ca un cuadripal activ. Ce este asta? O rețea electrică cu două borne de intrare și cu două borne de ieșire.
24

Amplificatoare cu mai multe etaje

Avem întotdeauna nevoie de amplificatoare cu mai multe etaje (etape) atunci când amplificarea unei singure etape nu este suficientă. Acesta este cazul, de exemplu, când, în tehnologia de înaltă frecvență, semnalele foarte mici care provin de la o antenă trebuie aduse la un nivel care să permită procesarea ulterioară. Un alt exemplu tipic este amplificarea unei tensiuni mici de microfon la o valoare suficientă pentru a conduce un amplificator de putere

25

Amplificatoare pentru semnale alternative - câştig

Parametrii unui amplificator oferă informații despre posibilele utilizări ale acestuia. Trebuie furnizate informații despre: cantitatea de câștig, dependența câștigului de frecvența semnalului, schimbare de fază între intrare și ieșire, interval de frecvență care este transmis ...
26

Răspuns în frecvență

După cum sa menționat deja, câștigul depinde de frecvența semnalului. Pentru a înregistra această proprietate a amplificatorului, tensiunea de ieșire U2 este trasată în funcție de frecvență într-o diagramă. Tensiunea sursei de semnal U0 este menținută constantă
27

Tranzistorul ca generator de curent (practică)

Circuitele regulatoare de tensiune din seria 78 sunt soluția ideală pentru realizarea unei surse de tensiune simplă şi ieftină. Acestea ofera pana la 1,5A. In acest video va prezint cum marim curentul de iesire la un 78xxx
28

Lățimea de bandă a amplificatorului cu mai multe etaje

Lățimea de bandă a amplificatorului întreg este întotdeauna mai mică decât lățimea de bandă a unui subamplificator.
29

Cuplarea amplificatoarelor cu mai multe etaje

Posibilitatea de a conecta mai multe trepte de amplificare una la alta este explicată folosind exemplul unui amplificator cu două etaje. Există, în principiu, trei tipuri de cuplare între etape/etaje.. Lățimea de bandă a amplificatorului Importanța condensatorului de cuplare
30

Influența Ce asupra frecvenței de tăiere

Exemplul de calcul arată clar că trebuie folosiți condensatori extrem de mari pentru a obține frecvențe de tăiere foarte scăzute, așa cum este de obicei în cazul amplificatoarelor audio.
31

Emitter follower - experiment

In acest video confirmam cateva aspecte teoretice si practice. De ce englezii il numesc emitter follower?
32

Emitter follower - push-pull experiment 2

Colectorul comun are o rezistență de intrare mare, Câștigul in tensiune este aproximativ 1. Tranzistorul funcționează la ieșire ca o sursă de tensiune controlată. Rezistența de ieșirea la conexiunea cu sarcina este mica. Dar capacitatea de controla circuitul emitor comun este limitată şi depinde de randamentul curentului de ieşire, care este determinat de punctul de funcționare.
33

Multiplicator de UBE (Superdioda)

Multiplicatorul de Ube cunoscut ca superdioda este un circuit cu care putem produce o tensiune. Acest circuit il putem folosi in diferite aplicaţii unde avem nevoie de un nivel de tensiune dc sau pentru prepolarizarea etajelor de iesire push pull.

34

Tranzistorul ca comutator - Sarcină ohmică [1]

După ce am cunoscut tranzistorul în calitatea sa de amplificator de tensiuni, curenți și putere, acum îl vom folosi ca comutator. În comparație cu releele și contactoarele, un tranzistor comută fără uzură și foarte rapid. Frecvențele de comutare până la intervalul MHz pot fi realizate.
35

Tranzistorul ca comutator - cu pași mici către UCE_sat [2]

Știm deja că tranzistorul nu este un comutator ideal. Dacă presupunem o valoare RCE= 4Ω pentru valoarea rezistenței traseului colector-emitor, rezultă...
36

Circuitul de comutare, moduri de operare (Workshop)

Tranzistoarele ca comutatoare pot fi operate în stările blocat și saturat. Prin regim de comutaţie al unui tranzistor se în­ţelege un regim dinamic in care tranzistorul funcţionează alternativ saturat-blocat. Ambele moduri de operare au anumite avantaje și anumite dezavantaje.
37

Trecerea la starea pornit a tranzistorului

Trecerea la starea de pornire a tranzistorului are loc cu o anumită întârziere.
38

Trecerea la starea oprit a tranzistorului

Trecerea tranzistorului în starea de blocare are loc cu o anumită întârziere, la fel ca trecerea în starea de pornire. Este necesar un așa-numit timp de oprire.