Föreläsning 12 Bipolära Transistorer II. Funk<on bipolär transistor

Relevanta dokument
Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Föreläsning 9 Bipolära Transistorer II

Utredande uppgifter: I: Beskriv de fyra arbetsmoderna för en npn-transistor. II: Vad är orsaken till strömförstärkningen i normal mod?

Formelsamling för komponentfysik. eller I = G U = σ A U L Småsignalresistans: R = du di. där: σ = 1 ρ ; = N D + p n 0

I: Beskriv strömmarna i en npn-transistor i normal mod i de neutrala delarna av transistorn.

Formelsamling för komponentfysik

Föreläsning 11 Bipolära Transistorer I. BJT Bipolar JuncDon Transistor. FunkDon bipolär transistor. DC operadon, strömförstärkning

Komponentfysik ESS030. Den bipolära transistorn

Lösningar Tenta

Föreläsning 13 Fälteffekttransistor III

Beskrivande uppgifter: I: Vad skiljer det linjära området och mättnadsområdet i termer av inversionskanal?

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Tentamen i Komponentfysik ESS030, ETI240/0601 och FFF090

Tentamen i komponentfysik

Halvledare. Transistorer, Förstärkare

Föreläsning 8 Bipolära Transistorer I

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 1 Transistorn del 1

Om inget annat anges så gäller det kisel och rumstemperatur (300K)

Elektronik 2017 EITA35

Rättade inlämningsuppgifter hämtas på Kents kontor Föreläsning 4 Må , Kent Palmkvist To ,

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Hålltider --- Ellära: Elektriska fält, potentialer och strömmar

TSTE20 Elektronik 01/31/ :24. Nodanalys metod. Nodanalys, exempel. Dagens föreläsning. 0. Förenkla schemat 1. Eliminera ensamma spänningskällor

Tentamen i komponentfysik Halvledare 6,0p. 2. Dioder 7,5p.

Föreläsning 7 Fälteffek1ransistor IV

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 3 Transistorförstärkare

Övningsuppgifter i Elektronik

Föreläsning 2 - Halvledare

2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de två fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

Utredande uppgifter. 2: Räkna ut utsträckningen av rymdladdningsområdet i de tre fallen i 1 för n-sidan, p-sidan och den totala utsträckningen.

Föreläsning 6: Opto-komponenter

Introduktion till halvledarteknik

FÖRELÄSNING 3. Förstärkaren. Arbetspunkten. Olika lastresistanser. Småsignalsschemat. Föreläsning 3

Föreläsning 11 Fälteffekttransistor II

Den bipolä rä tränsistorn

( y) ( L) Beräkning av ström nmos: Lång kanal (L g >1µm) di dy. Oxid U GS U DS. Kanal. 0<U cs (y)<u DS. Lös med:

Föreläsning 2 - Halvledare

Tentamen i Elektronik fk 5hp

Svar till Hambley edition 6

MOSFET:ens in- och utimpedanser. Småsignalsmodeller. Spänning- och strömstyrning. Stora signaler. MOSFET:ens högfrekvensegenskaper

Institutionen för tillämpad fysik och elektronik Umeå universitet. Agneta Bränberg TRANSISTORTEKNIK. Laboration.

Definition av kraftelektronik

UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Sverker Johansson Bo Tannfors Transistorswitchen. Laboration E25 ELEKTRO

TRANSISTORER. Umeå universitet Institutionen för tillämpad. fysik och elektronik. Patrik Eriksson

Introduktion till halvledarteknik

Repetition: Nätanalys för AC. Repetition: Elektricitetslära. Repetition: Halvledarkomponenterna

Elektronik. Lars-Erik Cederlöf

Föreläsning 9 Transistorn och OP-förstärkaren

Laboration II Elektronik

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen i Elektronik för F, 2 juni 2005

Målsättning: Utrustning och material: Denna laboration syftar till att ge studenten:

För att skydda ett spänningsaggregat mot överbelastning kan man förse det med ett kortslutningsskydd som begränsar strömmen ut från aggregatet.

nmosfet och analoga kretsar

Föreläsning 6: Opto-komponenter

KAPITEL 2 MTU AB

Förstärkarens högfrekvensegenskaper. Återkoppling och stabilitet. Återkoppling och förstärkning/bandbredd. Operationsförstärkare.

1.2 Två resistorer är märkta 220 ohm 0,5 W respektive 330 ohm 0,25 W. vilken är den största spänning som kan anslutas till:

HÄLLEBERGSSKOLAN. Ur kursplanen för området elektronik i ämnet teknik:

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 5 april 2013

Grindar och transistorer

Laboration: pn-övergången

Hambley avsnitt 12.7 (7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar) sann 1 falsk 0

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

Videoförstärkare med bipolära transistorer

Elektronik 2015 ESS010

Föreläsning 4/11. Lite om logiska operationer. Hambley avsnitt 12.7, 14.1 (7.3 för den som vill läsa lite mer om grindar)

Komponentfysik Introduktion. Kursöversikt. Varför Komponentfysik? Hålltider --- Ellära, Elektriska fält och potentialer

TSTE93 Analog konstruktion

Mätningar på transistorkopplingar

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 1 den 21 oktober 2008 klockan 8:00 13:00

Elektroteknikens grunder Laboration 3. OP-förstärkare

Induktiv beröringsfri närvarogivare/detektor med oscillator, (Proximity switch)

SM Serien Strömförsörjning. Transistorn

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

Tentamen i Elektronik 5hp för E2/D2/Mek2

Förstärkning Large Signal Voltage Gain A VOL här uttryckt som 8.0 V/μV. Lägg märke till att förstärkningen är beroende av belastningsresistans.

Elektronik 2018 EITA35

Tentamen Elektronik för F (ETE022)

Spänningsstyrd Oscillator

Tentamen i El- och vågrörelselära,

TSTE20 Elektronik Lab5 : Enkla förstärkarsteg

Tentamen i Elektronik för F, 13 januari 2006

3.9. Övergångar... (forts: Halvledare i kontakt)

4:8 Transistorn och transistorförstärkaren.

Komponen'ysik Dan Hessman Lektor i fasta tillståndets fysik. Tel:

TSTE24 Elektronik. Dagens föreläsning. Förstärkare Mark Vesterbacka. Förstärkarsteg. Småsignalberäkningar. Examinationsexempel s.

Vi börjar med en vanlig ledare av koppar.

Moment 1 - Analog elektronik. Föreläsning 2 Transistorn del 2

Föreläsning 8. MOS transistorn Förstärkare med MOS transistorn Exempel, enkel förstärkare med MOS. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT VT11/BM

Bruksanvisning ELMA 21 LCR MULTIMETER / E:nr Göteborg 2003

Föreläsning 8. MOS transistorn. IE1202 Analog elektronik KTH/ICT/EKT HT09/BM

Laboration 4: Tidsplan, frekvensplan och impedanser. Lunds universitet / Fakultet / Institution / Enhet / Dokument / Datum

Tentamen i Elektronik, ESS010, del1 4,5hp den 19 oktober 2007 klockan 8:00 13:00 För de som är inskrivna hösten 2007, E07

Lokaloscillator för FM-rundradiobandet 98,7-118,7 MHz

FFY616. Halvledarteknik. Laboration 4 DIODER

F1:13. 2 minutersövningar 2010 F1:30 F1:22. För att inte förlora signal kan följade göras: Analog elektronik Bertil Larsson

Antennförstärkare för UHF-bandet

Laboration N o 1 TRANSISTORER

Transkript:

Föreläsning 1 Bipolära Transistorer II Funk<on bipolär transistor Småsignal- modell Hybrid- π 1

Bipolär Transistor : D Opera<onsmoder Rekombina<on / Högnivåinjek<on GenombroJ

Bipolär transistor Ak;v mod E B I E =I +I B I P P I n,p I B +V BE +V B +0.7V - 1.0V x I I B = β = eaut µ nn W µ µ n p 3 B DE AB AB I I = = β β F i W W E B U exp( U BE T I B ) V BE > 0.7 V för stor ström V B < 0 V : backspänd övergång

Bipolär transistor Bo?nad mod E B I E =I n +I B1 I P P I =I n - I B I B n,p +V BE +V B +0.7V +0.5V Framspänd bas- kollektorövergång - ökad basström, lägre elektronström β minskar Transistorn får lägre förstärkning! x V BE > 0.7 V för stor ström V B < 0.5 V : stor hål- läckström <ll kollektorn 4

Bipolär transistor strypt mod E B I E =I +I B I P I~ 0 P I~ 0 I B I~ 0 n,p +V BE +V B - 0.1V - 0.3V Backspänd bas- kollektorövergång och bas- emi?erövergång Ingen injicerad laddning I I E I B I 0 0 x V BE > 0.0 V V B < 0.0 V 5

Bipolär transistor - opera;onsområden 6 5 Ak<v V BE =0.740 V I B =50 µa Ak;v Mod (Si): Kollektorström (ma) 4 3 V BE =0.734 V V BE =0.77 V V BE =0.717 V I B =40 µa I B =30 µa I B =0 µa V BE ~ 0.7V V E > 0.V I =β I B 1 V BE =0.699 V I B =10 µa V BE =0.0 V I B =0 A 0 0 0.1 0. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 V (V) ce Strypt 6

Maximal Spänning - Lavingenombro? I BV EO U bi, B εbr ε rε 0 e D Sä?er den maximala spänningen över transistorn: U E <BV EO Minsta spänningen ges av mä?nadsspänningen. U E >U E,min U E, min U E, max BV EO U E 7

Resistanser - emi?er / kollektor På samma säj som pn- dioden: Drifström genom de neutrala områderna! R B I B βi B R β >> 1, så: I n >>I p Elektrontransport fram <ll basen ger spänningsfall! R E R = W BL 1 eµ n D W E B W R E = W E 1 BL eµ n DE R E EmiJer DE Bas AB L R Kollektor D 8

Basresistans: R B I E I B B I R B I B βi B R W B L Resis<vitet: R E ρ = 1 e µ AB p I B R B = 1 3 L A ρ = L 3 W B B e AB µ p L R B Tunn bas, låg AB à Hög basresistans! Väldesignad BJT har en låg bas- resistans. 9

Parasiteffekter U BE hög I c stor Högnivåinjek<on i basen o n(0) > AB. Långsam ökning av I lägre β Log (I) Kvasi- bojning o I skapar spänningsfall över den neutrala delen av kollektorn. Bas- kollektor övergången blir framspänd lägre β. U BE liten I c liten Rek. RLO ormal Högnivå Kvasi- bojning U BE Rekombina<on av elektroner/hål i bas- emijer rymdladdningsområdet. Få elektroner tar sig <ll basen låg I och β. β U10 BE

Bipolär Transistor : D Opera<onsmoder Rekombina<on / Högnivåinjek<on GenombroJ 11

Bipolär Transistor : A Småsignal D Småsignal A 1

Småsignal bipolär transistor: hybrid- π Bas + R B + µ Kollektor u in EmiJor - u be - π r π g m u be r 0 EmiJor Varifrån kommer de olika passiva och ak;va elementen? Vad sä?er storlekarna på de olika elementen? 13

jbe jb AB > D Utarmningskapacitanser: jb, jbe EmiJor Bas Kollektor µ π jbe jb ε rε = d 0A A ε rε 0 tot, be ε rε 0A = d tot, bc ( U U ) bi BE e A ε rε 0e AB BE ( ) µ U U bi B D B = U BE ~ 0.7V U B ~ - 1 V jbe > jb 14

Diffusionskapacitans: diff,be EmiJor Bas Kollektor µ π diff,be diff, BE = W U µ B t W B δv BE à Ändrar mängden laddning i basen: diffusionskapacitans n I W + U µ E t p I B Enbart mellan bas- emijor Dominerande vid stora strömmar 15

Kapacitanser: π och µ π jbe diff, BE µ = = jb + π µ π : Summa av diffusionskapacitans och utarmningskapacitans µ : Utarmningskapacitans 16

Ingångsresistans: r π i b I B β F I B u be - + r π eaut µ pni U BE I B = exp( ) W U I = I B E β DE t r π = U I t B = β U I t Storsignal ger arbetspunkt I B Småsignal linearisering kring I B 17

Transkonduktans: g m i I B β F I B u be - + r π I = eaut µ nn W B AB i U exp( U BE T ) di i = ube = du BE g I U t g m m = = u BE β r π 18

Utgångskonduktans: g o Kollektorström (ma) I = eaut µ nn W B AB i Högre U E W B minskar (basviddsmodula<on) 10 8 6 4 - U A U exp( U BE T ) u be - + du r π ce r 0 = = di c U I U A Earlyspänningen (50-100V) A 0-30 -0-10 0 V (V) ce 19

minuters övning Hur ser hybrid- π modellen ut för en bipolär transistor i strypt mod? (U BE < 0, U E > 0) + Bas Kollektor u in u ut - EmiJor EmiJor 0

Högfrekvensegenskaper - strömförstärkning V E Små- signal schema: v BE V BE i b µ L bias L bias i + c i b u be π r π - bias β r = bias π g m g m u be i c Signal vid höga frekvenser: bias = kortslutning L bias = avbroj Maximal strömförstärkning: h ( ω) = FE i i c b ( ω) ( ω) 1

Högfrekvensegenskaper - strömförstärkning h fe ( ω) h fe = i i c b ( ω) ( ω) 1+ β [ ω( + ) r ] µ π - 3dB π β β/ 1 1 f 3dB f T log (f)

Högfrekvensegenskaper - strömförstärkning β h fe ( ω) 1+ + [ ω( ) r ] µ π π h fe - 3dB f 3dB 1 = π ( jbe + jb + diffbe ) r π β β/ 1 f t = π m ( + + ) jbe g jb diffbe 1 f 3dB f T log (f) 3

Bipolär Transistor : A Småsignal D Småsignal A 4

Bipolära Transistorer mikroelektronik & nanoelektronik Diskreta komponenter Modern, integrerad SiGe- HBT B E 500nm f t ~ 300 MHz β ~ 100-800 U BR ~ 80V f t ~ 400-800 GHz β ~ 0-800 U BR ~ V 5

Sammanfa?ning jbe : Bas- emijor utarmningskapacitans (F) jb: bas- kollektor utarmningskapacitans (F) diff,be : Diffusionskapacitans (F) π : jbe + diff,be (F) µ : jb r π : ingångsresistans (Ω) g m : transkonduktans (1/ Ω) R B : Basresistans (Ω) r 0 : utgångsresistans (Ω) h Fe : ac- strömförstärkning f t : övergångsfrekvens (Hz) f 3dB : 3dB frekvens (Hz) 6