1.Dio Elektronika-SM (1)

8/18/2019 1.Dio Elektronika-SM (1)

http://slidepdf.com/reader/full/1dio-elektronika-sm-1 1/16

1. P-tip poluvodiča

- To su fosfor, antimon, arsen trovalentni elementi zvani akceptori ko kojih su šupljine voioci.

-

Skica kovalente veze

- Energetski diagram

2. N-tip poluvodiča

- To su bor, aluminij, germani, indij peterovalentni elementi zvani donatori kod kojih su elektroni

vodioci.

- Skica kovalentne veze

- Energetski dijagram



3. PN-spoj

- tehnološki presjek

Osiromašeno područje je usko poručje koje zahvada obje strane tehnološkog prijelaza PN-spoja u kojem se

nalazi nekompenzirani naboj ioniziranih atoma onora i akceptora. Osiromašeno poručje de proirati ublje u

dio PN-spoja s manje primjesa, onosno u čišdi poluvoič. Ukupna širina osiromašenoga poručja ovisit de i o

jakosti ugrađenog polja F_u (x), tj. o pau napona na osiromašenom poručju.

Iznos driftne struje je dan izrazom:

-gje su μn i μp koeficijenti pokretljivosti elektrona i šupljina, q elementarni naboj, n broj elektrona i p broj šupljina

nosilaca.

Driftna struja nastaje uslije jelovanja električnog polja na nosioce naboja te označava usmjereno gibanje

nosioca naboja u smjeru polja u slučaju šupljina, onosno gibanje suprotno usmjerenju polja u slučaju elektrona

te je time opisan stupanj utjecaja električnog polja na gibanje nosilaca. Driftna struja se, također, može efinirati

kao i pojava nastala zbog postojanja graijenta električnog potencijala.

Iznos difuzijske struje sa jenoimenzionalnom raspojelom se može iskazati:

gdje su Dn i Dp ifuzijske konstante elektrona i šupljina, ok opdenita troimenzionalna raspojela glasi:

gdje su difuzijske konstante nosilaca Dn=UT μn, a Dp=UT μp, a UT je termički napon.

Razlog nastanka ifuzijske struje je nejenolika raspojela nosilaca naboja pa de shono tome i elektroni i šupljine

težiti predi iz poručja vede zasidenosti u poručje manje.



Propusna polarizacija:

n0p – koncentracija slobonih elektrona u ravnotežnim uvjetima na neutralnoj P-strani

n0n – koncentracija slobonih elektrona u ravnotežnim uvjetima na neutralnoj N-strani

p0p – koncentracija šupljina u ravnotežnim uvjetima na neutralnoj P-strani

p0n – koncentracija šupljina u ravnotežnim uvjetima na neutralnoj N-strani

Doveden je vanjski napon U takvog polariteta da je pozitivan pol na P-strani, a negativan na N-strani PN-spoja,

koji na P-strani injektira šupljine ok na N-strani elektrone što za posljeicu ima sužavanje osiromašenog poručja

PN-spoja (odnosno smanjenje potencijalne barijere) jer se injektiranjem neutralizira dio naboja nekompenziranih

iona donora i akceptora.

Ukupna struja kroz propusno polarizirani PN-spoj jest I=IDN+IDP-ISN-ISP=ID-IS gdje su IDN i IDP struje vedinskih

nosioca naboja nastale tokom elektrona iz N-, onosno šupljina iz P- u suprotne im strane PN-spoja, a ISP i ISN

prestavljaju struje nastale gibanjima manjinskih nosioca naboja u njihova vedinska poručja (npr. gibanje šupljina

iz N-strane u P-stranu).

S povedanjem oveenog vanjskog napona U povedava se i struja što teče kroz PN-spoj jer olazi o sve vedeg

smanjenja potencijalne barijere i manjeg ukupnog pada napona -qUuk= -q(Uk-U).

Nepropusna polarizacija:



Na PN-spoj je narinut vanjski napon U takvog polariteta da je negativan pol na P-, a pozitivan na N-strani te se

time stvara vanjsko polje Fv koje je, za razliku od propusne polarizacije PN-spoja, usmjereno kao i ugrađeno polje

Fu te time nastaje Fukpa vrijedi Fuk=Fu+Fv pritome još više proširujudi osiromašenog poručje PN-spoja, odnosno

povedavajudi potencijalnu barijerju.

Kroz PN-spoj tede reverzna struja ili struja nepropusne polarizacije iznosa:

I= -ISN -ISP =IS <0

gdje su ISN i ISP veličine koje prestavljaju iznose struja manjinskih nosilaca naboja te je IS suprotna smjerom strujipri propusnoj polarizaciji PN-spoja.

Povedanjem narinutog vanjskog napona U, struja IS ostaje konstantna.

4. Poluvodičke dide

-

Dioda - Svijetleda ioa (LED)

-

Schottkyjeva dioda - Zener dioda

- Shockley-eva jednadžba dobro opisuje I-U karakteristiku realnih PN ioa, a također i ulazne

karakteristike bipolarnih tranzistora, posebno kaa se može zanemariti utjecaj Earlveva efekta na

ulazne karakteristike. I-U karakteristike pokazuju kako se mijenja struja neke elektrode u ovisnosti o

naponu te iste ili neke druge elektrode.

)1(exp T

D

S DU m

U

I I

D I

... struja kroz diodu T U

….naponski ekvivalent temperature

DU ... napon na diodi m... koeficijent ovisan o iznosu struje kroz diodu

S I

... reverzna struja zasidenja



5. Spoj s diodom

-

Statičku ranu točku ioe grafički osređujemo tako što prvo ucrtamo karakteristiku ioe. Zatimucrtavamo rani pravac kojeg obijemo iz jenažbe Kirchoffovog zakona za napone. Točka u kojoj se

sjeku karatkeristika ioe i rani pravac zove se statička rana točka.

- U režimu malog (izmjeničnog) signala ioa u ranoj točci prestavlja inamički otpor:

-

Dioa je u režimu malog signala uvijek kaa je ispunjen uvjet Udm << (25- 50) mV, bez obzira na

položaj njene rane točke!

6. PNP i NPN spoj poluvodiča – bipolarni spojni tranzistor (BJT)

- SHEMATISKI PRIKAZ I TEHNOLOŠKI PRIJESIJEK

I

U r d



- PRINCIP RADA I KOMPONENTE SRUJE

1) protok elektrona unesenih iz emitera u bazu,

2) dio elektrona izgubljenih u bazi zbog rekombinacije,

3) dio elektrona koji su dospjeli do nepropusno polariziranog kolektorskog spoja,

4) protok termički generiranih manjinskih šupljina i elektrona (čine struju zasidenja nepropusno

polariziranog kolektorskog spoja za IE = 0),

5) protok šupljina oveenih u bazu izvana, rai naoknae šupljina izgubljenih rekombinacijom s

elektronima,

6) protok šupljina koje baza unosi u emiter (propusno polarizirani emiterski spoj!).

IE struja emitera, INE - elektronska komponenta struje emitera, IB struja baze, IC struja kolektora

IPE - šupljinska komponenta struje emitera , IR - struja rekombinacije,

INC - elektronska komponenta struje kolektora, ICB0 - reverzna struja zasidenja kolektorskog spoja

-

REŽIMI RADA

- Faktor djelotvornosti emitera ili faktor injekcije odrenuje udjel korisne (elektronske) komponente

struje u ukupnoj struji emitera:

-

Prijenosni faktor ili transportni faktor * predstavlja omjer kolektorske struje elektrona koji su

izbjegavši rekombinaciju u bazi stigli o kolektora i elektronske komponente emiterske struje. Za

NPN-tranzistor, uz zanemarenu reverznu struju zasidenja kolektorskog spoja ICB0, vrijedi IC INC pa

je prijenosni faktor jednak:



7. Pojačalo sa BJT u spoju zajedničkog emitera

- Shema

Ulazni karakteristika: IB=f(UBE)ICE=konst. Izlazni karakteristika: IC=f(UCE)IB=konst.

- Hibridni nadomjesni model, Strujno i naponsko pojačanje

Strujno pojačanje: Naponsko pojačanje:



8. Pojačalo sa BJT u spoju zajedničkog kolektora

- Shema

Ulazni karakteristika: IB=f(UBE)ICE=konst. Izlazni karakteristika: IC=f(UCE)IB=konst.



9. Pojačalo sa BJT u spoju zajedničke baze

- Shema

Ulazni karakteristika: IE=f(UEB)UCB=konst. Izlazni karakteristika: IC=f(UCB)IE=konst.

Hibridni nadomjesni model:

Strujno pojačanje: = − ℎ 1 + ℎ

≤+1

Naponskon pojačanje: = − ℎ

ℎ ℎ +1

− ℎℎ

= +ℎ

Ulazni otpor: = ℎ −

ℎℎ

ℎ +

1

ℎ ≈ 10Ω, ↗

Izlazni otpor: =

1

ℎ − ℎℎ + ℎ

↗



10. Spojni tranzistor s efektom polja – JFET

- Tehnološki presjek

- Vrste i simboli

-

Struja ID teče kroz N-kanal. Napon nepropusne polarizacije između P+-poručja i N-kanala uzrokuje

proiranje osiromašenog sloja u N-porudje smanjujudi na taj način efektivnu visinu kanala.

Provonost kanala je oređena koncentracijom prijenosa ND pa se otpor kanala mijenja s promjenom

njegova efektivnog presjeka.

- Režimi rada



11. Pojačalo sa JFET-om u spoju zajedničkog uvoda (source)

- Shema

Izlazna karakteristika Prijenosna karakteristika

- Dinamički nadomjesni model

-

Naponsko pojačanje



12. MOSFET

-

Tehnološki presjek

- Vrste i simboli

- N-MOSFET

- P-MOSFET

- PRINCIP RADA

- Priključivanjem pozitivnog napona na upravljačkoj elektroi, u P-tipu poluvoiča de se inucirati

negativni naboj, tj. elektroni de biti privučeni u blizinu metalne ploče upravljačke elektroe, ali zbog

sloja SiO2, nede predi na nju. Ovi elektroni, koji za podlogu predstavljaju manjinske nosioce,

skupljajudi se ispo ploče u poručju o uvoa o ovoa te tvore N-kanal.



13. Pojačalo sa MOSFET-om u spoju zajedničkog uvoda (source)

- Shema

Izlazna karakteristika Prijenosna karakteristika

-

Dinamički nadomjesni model

-

Naponsko pojačanje



14. Vrste povratne veze

- negativna povratna veza - NPV (pojačala)

- pozitivna povratna veza - PPV (oscilatori)

- Shema

-

Pojačanje



15. Pojačala snage

- Pojačalo snage ima zadaću predati trošilu što veću izmjeničnu snagu uz što manja izobličenja

signala i što veći stupanj djelotvornosti .

- Svrstavamo pojačala snage u tri osnovne skupine koje označavamo kao klasu A, klasu B i

klasu C gdje je uvjet koji određuje kojoj će klasi koje pojačalo pripadati definiran preko

položaja statičke radne točke pojačivačkog elementa u polju izlaznih karakter istika.

- Shema

gdje je snaga izvora, a snaga trošila.

1.Dio Elektronika-SM (1)

Documents

Transcript of 1.Dio Elektronika-SM (1)