ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΣΙΣΤΟΡ

ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΣΙΣΤΟΡ Στόχοι του μαθήματος Με τη συμπλήρωση της ενότητας αυτής πρέπει να: περιγράφετε τη κατασκευή και αρχή λειτουργίας του διπολικού Τρανζίστορ Να σχεδιάζετε το σύμβολο του Τρανζίστορ και να καθορίζετε τους ακροδέκτες του. Να διακρίνετε τη κατασκευαστική διαφορά μεταξύ του ΝΡΝ και ΡΝΡ τρανζίστορ. Να αναφέρετε εφαρμογές του Τρανζίστορ. Να βρίσκετε τον τύπο και τους ακροδέκτες του Τρανζίστορ.

Δίοδος 0.7 V Ρεύμα Βαλβίδα ρεύματος !! Α Κ P N διακόπτης ρεύματος !! Δ Όταν η τάση της ανόδου Α είναι, τουλάχιστον, κατά 0,7V πιο θετι- κή από την τάση της καθόδου Κ τότε η δίοδος αφήνει το ρεύμα να περάσει . Λέμε ότι η δίοδος άγει . Επιτρέπει τη ροή ηλεκτρονίων 0.7 V διακόπτης ρεύματος !! Δ Τι θα γίνει εαν I Ν P N

ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Το 1947 έγινε μια από τις πιο μεγάλες εφευρέσεις, η εφεύρεση του τρανζίστορ. Τα Τρανζίστορ έχουν αντικαταστήσει τις ηλεκτρονικές λυχνίες. Τα διπολικά Τρανζίστορ κατασκευάζονται από τρία τμήματα ημιαγωγών. Οι ημιαγωγοί είναι τύπου Ν και τύπου Ρ. Ως ημιαγωγό υλικό χρησιμοποιείται το πυρίτιο διότι αντέχουν σε ψηλές θερμοκρασίες, μέχρι και 175 ºC. Υπάρχουν δύο τύποι διπολικών Τρανζίστορ: Τα ΡΝΡ Τρανζίστορ και Τα ΝΡΝ Τρανζίστορ

Η αντίσταση του στοιχείου αυτού είναι μεταβαλλόμενη και ελεγχόμενη τρανζίστορ Είναι ένα ηλεκτρονικό στοιχείο (εξάρτημα) από κρύσταλλους , με ιδιότητες εσωτερικά ελεγχόμενες. tran sistor transfer resistor Η αντίσταση του στοιχείου αυτού είναι μεταβαλλόμενη και ελεγχόμενη εκπομπός βάση βάση εκπομπός συλλέκτης συλλέκτης μορφές ιστορική αναδρομή μορφές

ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ διπολικό ΚΙΝΗΣΗ: οπές και ηλεκτρόνια κατασκευή επαφές ΝΡΝ 1947 διπολικό ΚΙΝΗΣΗ: οπές και ηλεκτρόνια κατασκευή συλλέκτης (collector) C επαφές C BC Ν συμβολισμός Ρ B Β ΝΡΝ Ν Βάση (base) BE εκπομπός (emitter) E E ακροδέκτης Ε συλλέκτης (collector) C Ρ B συμβολισμός Ν ΡΝP Ρ Βάση (base) εκπομπός (emitter) E Συμπληρώστε στα κενά !!! ΒΑΣΗ:λεπτότερη, πυκνότητα πρόσμειξης πολύ πιο χαμηλή από C, E. Ο εκπομπός έχει συνήθως πυκνότητα πρόσμειξης μεγαλύτερη του συλλέκτη.

ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ διπολικό ΚΙΝΗΣΗ: οπές και ηλεκτρόνια κατασκευή επαφές ΝΡΝ C 1947 διπολικό ΚΙΝΗΣΗ: οπές και ηλεκτρόνια κατασκευή συλλέκτης (collector) C επαφές C BC Ν συμβολισμός Ρ B Β ΝΡΝ Ν Βάση (base) BE εκπομπός (emitter) E E ακροδέκτης Ε C Ακροδέκτης συλλέκτη συλλέκτης (collector) C Ακροδέκτης βάσης BC Ρ B συμβολισμός Ν Β ΡΝP Ρ Βάση (base) BE εκπομπός (emitter) E E ΒΑΣΗ:λεπτότερη, πυκνότητα πρόσμειξης πολύ πιο χαμηλή από C, E. Ο εκπομπός έχει συνήθως πυκνότητα πρόσμειξης μεγαλύτερη του συλλέκτη.

ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΡΝΡ Τρανζίστορ και ΝΡΝ Τρανζίστορ

ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ Οι ακροδέκτες του Τρανζίστορ είναι τρεις: Συλλέκτης (Collector) Σύμβολο: C Βάση (Base) Σύμβολο: B, ρυθμίζει τη ροή των ηλεκτρονικών φορτίων. Εκπομπός (Emitter) Σύμβολο: E

Λειτουργία Διπολικού Τρανζίστορ Ένα Τρανζίστορ ΝΡΝ άγει, όταν η βάση και ο συλλέκτης είναι θετικά πολωμένοι σε σχέση με τον εκπομπό. Αντίθετα, ένα ΡΝΡ, πρέπει η βάση και ο συλλέκτης να είναι αρνητικά πολωμένοι σε σχέση με τον εκπομπό. Το ρεύμα της βάσης ελέγχει το ρεύμα του συλλέκτη. ΝΡΝ Τρανζίστορ

Όσο μεγαλύτερη είναι η ένταση του ρεύματος της βάσης, τόσο πολλαπλάσια μεγαλύτερη είναι η ένταση του ρεύματος του συλλέκτη. Η Αντίσταση μεταξύ εκπομπού και συλλέκτη ελέγχεται και ρυθμίζεται από το ρεύμα της βάσης. Ic = B*IB

Από τη πιο πάνω σχέση παρατηρούμε, ότι το ρεύμα του συλλέκτη είναι Β φορές μεγαλύτερο από το ρεύμα της βάσης. Το Β ή hFE είναι ο συντελεστής ενίσχυσης του τρανζίστορ. Το κάθε Τρανζίστορ έχει διαφορετικό συντελεστή ενίσχυσης Β. Π.χ. IB = 10μΑ Β= 100 Η τάση μεταξύ Β και Ε είναι 0,7 V (ΝΡΝ) Ic = 100 * 10μΑ = 1mA

Εφαρμογές του Τρανζίστορ Τα Τρανζίστορ χρησιμοποιούνται κυρίως ως: Ενισχυτές ηλεκτρονικών σημάτων, π.χ. για ενίσχυση ραδιοφωνικών ηλ. σημάτων. Κλειστούς ή ανοικτούς διακόπτες. Σταθεροποίηση ηλ. τάσεων. Ελέγχουν και ρυθμίζουν ηλεκτρικές τάσεις και ρεύματα.

Πόλωση και λειτουργία του τρανζίστορ Ορθή φορά πόλωσης της επαφής ΕΒ: Θα μειώσει το εύρος της περιοχής απογύμνω-σης Ανάστροφη φορά πόλωσης επαφής CB: Θα διευρύνει τη περιοχή απογύμνωσης.

Πόλωση και λειτουργία του τρανζίστορ Ένας μεγάλος αριθμός από ηλεκτρόνια θα περάσει από τον Εκπομπό στη Βάση. Ταυτόχρονα και οι φορείς (οπές) της βάσης θα περάσουν προς τον εκπομπό. Το σύνολο των φορέων που διαρρέουν την επαφή ΕΒ συγκροτούν το ρεύμα του Εκπομπού ΙΕ. Αριθμός ηλεκτρονίων που πέρασαν στη βάση (> 1%) θα επανασυνδεθούν με τις ελεύθερες περιοχές της βάσης. Τα ηλεκτρόνια αυτά θα κινηθεί προς το θετικό πόλο της πηγής VEE και προς τον Εκπομπό σχηματίζοντας ΙΒ.

Πόλωση και λειτουργία του τρανζίστορ Μεγαλύτερο μέρος των ηλεκτρονίων (>99%) που περνούν από τον εκπομπό στη βάση δε συναντούν οπές και θα περάσουν στην περιοχή απογύμνωσης της επαφής Συλλέκτη – Εκπομπού. Το ρεύμα που διαρρέει την επαφή CB είναι ανάστροφο. Στη συνέχεια θα κινηθούν προς + VCC σχηματίζοντας το ρεύμα ΙC

Ταξινόμηση (θέση) ακροδεκτών Αριθμός τρανζίστορ Tj τύπος κατασκευή ακροδέκτες VCB MAX VCE MAX VEB MAX IC MAX (εξωτερική) (θέση) MAX BD133 NS TO126 L 31 90 V 60 V 6 V 3 A 125 CO 7 mm αλφαβητικός αριθμός 11 mm Ν-ΝΡΝ Ρ- ΡΝΡ Ε B 15 mm G - Γερμάνιο C S - Πυρίτιο Εξωτερική κατασκευή Πίνακας C Ταξινόμηση (θέση) ακροδεκτών Πίνακας B Μέγιστη επιτρεπόμενη τάση συλλέκτη -βάσης με τον εκπομπό ασύνδετο . Μέγ. επιτρεπ. τάση C-E με τη βάση ασύνδετη . Μέγ. επιτρεπ. τάση Β-E με τον συλλέκτη ασύνδετο . Μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα του συλλέκτη Μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία επαφής

Φύλλο εργασίας 1 E C B VCE ΜΑΧ = IC MAX = BFY52 NS TO5 LO 04 40 V 20 V Αριθμός τρανζίστορ Tj τύπος κατασκευή ακροδέκτες VCB MAX VCE MAX VEB MAX IC MAX (εξωτερική) (θέση) MAX BFY52 NS TO5 LO 04 40 V 20 V 6 V 1A 200 CO BC108 NS TO18 LO 01 30 V 20 V 5 V 0.1A 175 CO 2SA562 TO98 L 21 125 CO PS 30 V 30 V 5V 0.4A BD136 PS TO126 L 31 45 V 45 V 5 V 1A 150 CO TIP42 PS TOP66 L 32 40 V 40 V 5 V 6A 150 CO 2N3055 NS TO3 L 05 100 V 60 V 7 V 15A 200 CO Πίνακας 1 1. Με τη βοήθεια του αποσπάσματος (κατάλογος τρανζίστορ) να αναγνωρίσετε τα χαρακτηριστικα για τα τρανζίστορ που σας έχουν δοθεί και να συμπληρώσετε τον πίνακα 1. 2. Να σχεδιάσετε για τα τρία από τα τρανζίστορ που σας έχουν δοθεί : α) την εξωτερική κατασκευή . β) την τοποθέτηση (θέση) των ακροδεκτών E C L 05 B 2N3055 3. Σε ένα κύκλωμα με τάση τροφοδοσίας 55V και υπολογιζόμενη ένταση ηλεκτρικού ρεύματος I = 10A πρέπει να χρήσιμοποιήσετε τρανζίστορ. Ποιο από τα πιο πάνω τρανζίστορ του πίνακα 1 θα χρησιμοποιήσετε και γιατί ; VCE ΜΑΧ = IC MAX = …………………………………………………………………………………….. 2N3055 60 V 15A …………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………..

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Υπάρχουν δύο τύποι διπολικών Τρανζίστορ: ΝΡΝ και ΡΝΡ τρανζίστορ. Σε κάθε διπολικό Τρανζίστορ υπάρχουν τρεις ακροδέκτες: ο Εκπομπός, η Βάση και ο συλλέκτης. Ένα Τρανζίστορ ΝΡΝ άγει, όταν η βάση και ο συλλέκτης είναι θετικά πολωμένοι σε σχέση με τον εκπομπό. Αντίθετα, ένα ΡΝΡ άγει, όταν η βάση και ο συλλέκτης είναι αρνητικά πολωμένοι σε σχέση με τον εκπομπό. Τα Τρανζίστορ χρησιμοποιούνται κυρίως ως ενισχυτές και διακόπτες.

Ασκήσεις για το σπίτι: Βιβλίο σελ. 54, ασκ. 1,2,4