Descarregar extracte - e-BUC
Descarregar extracte - e-BUC Descarregar extracte - e-BUC
242 Dispositius electrònics i fotònics5.1.1 Principi de funcionamentQuan el transistor es fa servir com a amplificador es polaritza el díode d'emissor en directa iel de col·lector en inversa. Aquesta polarització s'anomena activa i és la que consideraremara. Convé recordar de la teoria de la junció PN que amb una polarització directa cada regióinjecta els seus portadors majoritaris a la regió adjacent, de forma que a l'inici d'aquestasegona regió, just en la frontera amb la zona de càrrega d'espai (ZCE), la concentració delsminoritaris injectats és m 0 exp(V D /V t ), essent m o la concentració de minoritaris en aquestaregió en condicions d'equilibri tèrmic i V D la tensió de polarització de la junció. Quan unajunció es polaritza en inversa el camp elèctric a la ZCE augmenta i domina el transport deminoritaris d'una regió a l'altra. Si la polarització és prou negativa, la concentració d'aquestsa la frontera amb la ZCE s'anul·la.Analitzem ara els corrents que circulen en el transistor. Com que la junció emissora està endirecta, l'emissor N injecta electrons a la base P, i aquesta injecta forats l’emissor N. Lateoria de la junció PN mostrava que si el dopat de la regió N és molt més gran que el de laP, el corrent d'electrons a través de la ZCE de la junció serà molt més gran que el de forats.Aquesta relació entre corrents és la que es representa a la figura 5.2. Per altra banda, comque la junció col·lectora està polaritzada inversament, la concentració d'electrons a la regióP en el punt l B , frontera amb la ZCE de col·lector, serà zero. Per tant, a la regió neutra de labase P del transistor hi haurà una diferencia de concentració d'electrons entre els punts 0 B(frontera amb la ZCE d'emissor) i l B , diferència que originarà un flux d'electrons per difusiódes de la part de l'emissor cap a la part de col·lector. Quan aquests electrons arribin a laZCE del col·lector el camp elèctric present en aquesta regió els arrossegarà de la base capal col·lector. El corrent de forats en aquesta segona junció serà pràcticament nul perquèestà polaritzada inversament i no hi ha quasi forats a la part N del col·lector.Una part dels electrons que es traslladen per difusió a través de la base des de l’emissorcap al col·lector es recombinaràn. Es el corrent anomenat I r en la figura 5.2. En règimestacionari ha d'entrar pel terminal de base un corrent de forats igual al d'electrons que esrecombinen, ja que si no els forats de la base s'acabarien esgotant. Per la mateixa raó pelterminal de base han d'entrar els forats que la base injecta a l’emissor, i han de sortir-ne elspocs forats que el col·lector injecta a la base.A partir d'aquestes corrents elementals, i prenent com a positius els sentits de I E i I Crepresentats en la figura 5.2, podem escriure:IE= I + I I = I + I I = I + I − I(5.1)EnEpCCnCpBrEpCpon el subíndex E significa emissor, C col·lector i B base, i l'altre subíndex indica n percorrent d'electrons i p per corrent de forats. Si tenim en compte que en un transistor NPNnormal el corrent I En és molt més gran que I Ep i que I r , resulta que:IEEnEsVBE/ VtCCnEVBE/ VtEse≅ I = I ( e −1)I ≅ I ≅ I ≅ I(5.2)que indica que el corrent de col·lector es controla per la tensió de polarització de la juncióemissora i és independent de la polarització de la junció col·lectora, mentre el transistorestigui polaritzat a la regió activa. Aquesta propietat s'anomena efecte transistor. Noteu quesi es substitueix el transistor per dos díodes en oposició amb un tercer terminal entre els dos© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006
5 El transistor bipolar 243ànodes per tal de simular les dues juncions del transistor NPN, no es donarà l'efectetransistor, ja que es requereix que les dues juncions comparteixin la regió central (base) ique aquesta regió sigui suficientment prima per permetre que els minoritaris injectats peruna junció arribin a l'altre.Figura 5.2 Corrents en un transistor NPN. Les fletxes interiors al rectangle assenyalen elsfluxos de portadors, i les externes els sentits dels corrents elèctrics. Cal tenir en compte queel sentit del corrent elèctric pels electrons és contrari al sentit del seu flux, es a dir, I En té elmateix sentit que I E i I Cn el mateix que I C .Exercici 5.1Un transistor NPN té una I Es = 10 -16 A. Quin serà el corrent de col·lector si V BE = 0.7 V i lajunció col·lectora està en inversa?Aplicant l'expressió 5.2, I C = 10 -16 exp(0.7/0.025) = 0.14 mA.Exercici 5.2Quina seria la tensió V BE en el transistor anterior quan I C = 1 mA?Solució: V BE = 0.748 V.La capacitat del transistor com a amplificador de senyals està lligada a aquest efecte.Considerem el circuit de la figura 5.3, on el transistor NPN té la junció emissora polaritzadadirectament per la tensió [V EE - ∆V i (t)], essent ∆V i (t) un senyal d'amplitud petita que es volamplificar. La junció col·lectora està polaritzada inversament per V CC . Aproximant la caigudade tensió en el díode d'emissor per la tensió de colze V γ (≈ 0.7 V per al silici), resulta:VEEVEE−Vγ∆Vi( t)− ∆Vi( t)= I E RE+ Vγ ⇒ I E = − = I EQ − ∆IE ( t)(5.3)R REE© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006
- Page 1 and 2: POLITEXTLluís Prat ViñasJosep Cal
- Page 3 and 4: POLITEXTLluís Prat ViñasJosep Cal
- Page 5 and 6: 8 Dispositius electrònics i fotòn
- Page 8 and 9: 12 Dispositius electrònics i fotò
- Page 10: 2 La junció PN 77La majoria de dis
- Page 13 and 14: 80 Dispositius electrònics i fotò
- Page 15 and 16: 82 Dispositius electrònics i fotò
- Page 17 and 18: 84 Dispositius electrònics i fotò
- Page 19 and 20: Capítol 3Tecnologia de fabricació
- Page 21 and 22: 146 Dispositius electrònics i fot
- Page 25: 150 Dispositius electrònics i fot
- Page 28 and 29: 4 Dispositius optoelectrònics 183L
- Page 30 and 31: 4 Dispositius optoelectrònics 185s
- Page 32 and 33: 4 Dispositius optoelectrònics 187N
- Page 34 and 35: 4 Dispositius optoelectrònics 1891
- Page 36 and 37: 5El transistor bipolar© Els autors
- Page 40 and 41: 244 Dispositius electrònics i fot
- Page 42 and 43: 246 Dispositius electrònics i fot
- Page 44 and 45: 248 Dispositius electrònics i fot
- Page 46 and 47: 306 Dispositius electrònics i fot
- Page 48 and 49: 308 Dispositius electrònics i fot
- Page 50 and 51: 310 Dispositius electrònics i fot
- Page 52 and 53: Apèndix 383APÈNDIX A. RESOLUCIÓ
- Page 54 and 55: 386 Dispositius electrònics i fot
- Page 56 and 57: Apèndix C. El qüestionari interac
5 El transistor bipolar 243ànodes per tal de simular les dues juncions del transistor NPN, no es donarà l'efectetransistor, ja que es requereix que les dues juncions comparteixin la regió central (base) ique aquesta regió sigui suficientment prima per permetre que els minoritaris injectats peruna junció arribin a l'altre.Figura 5.2 Corrents en un transistor NPN. Les fletxes interiors al rectangle assenyalen elsfluxos de portadors, i les externes els sentits dels corrents elèctrics. Cal tenir en compte queel sentit del corrent elèctric pels electrons és contrari al sentit del seu flux, es a dir, I En té elmateix sentit que I E i I Cn el mateix que I C .Exercici 5.1Un transistor NPN té una I Es = 10 -16 A. Quin serà el corrent de col·lector si V BE = 0.7 V i lajunció col·lectora està en inversa?Aplicant l'expressió 5.2, I C = 10 -16 exp(0.7/0.025) = 0.14 mA.Exercici 5.2Quina seria la tensió V BE en el transistor anterior quan I C = 1 mA?Solució: V BE = 0.748 V.La capacitat del transistor com a amplificador de senyals està lligada a aquest efecte.Considerem el circuit de la figura 5.3, on el transistor NPN té la junció emissora polaritzadadirectament per la tensió [V EE - ∆V i (t)], essent ∆V i (t) un senyal d'amplitud petita que es volamplificar. La junció col·lectora està polaritzada inversament per V CC . Aproximant la caigudade tensió en el díode d'emissor per la tensió de colze V γ (≈ 0.7 V per al silici), resulta:VEEVEE−Vγ∆Vi( t)− ∆Vi( t)= I E RE+ Vγ ⇒ I E = − = I EQ − ∆IE ( t)(5.3)R REE© Els autors, 2006; © Edicions UPC, 2006
Change language