Bipolární tranzistory

covní bod bipolárního
tranzistoru zapojeného podle obr.

200
k 8.0
k 3,3
k 560
V10
=β
Ω=
Ω=
Ω=
=
E
C
B
CC
R
R
R
U






V76.3
V46.4)(
)(
mA 35.1)1(
mA 34.1
A 71.6))(1(
)1()1(
)(
V7.0
=−=
=−+−=
+++=
=+β=+=
=β=
µ=++β+ −=
+β++++β=
++++=
=
BECECB
EEBCCCCCE
EECEBCCCC
BBCE
BC
ECB
BECC
B
BEBEBBBCCC
EEBEBBCBCCC
BE
UUU
IRIIRUU
IRUIIRU
IIII
II
RRR
UUI
IRUIRIRU
IRUIRIIRU
U







+ UCC
RC
RB
RE
UBE
UC
UCB
IC
IE
IB
IB
IB + IC
Příklad

Určete pracovní bod bipolárního
tranzistoru zapojeného podle obr.

220
k 1
k 3,3
k 6,5
k 22
V15
2
1
=β
Ω=
Ω=
Ω=
Ω=
=
E
C
B
B
CC
R
R
R
R
U





V26.4
V96.4
mA 34.2
A 6.101
mA 34.2
V04.3
0
V7.0
2
2
21
2
2
=−=
=−−=
++=
=−=
µ=+β=
=−=
+=
=+=
≈
=
BECECB
EECCCCCE
EECECCCC
BEC
E
B
E
BERB
E
EEBERB
BB
B
CCRB
B
BE
UUU
IRIRUU
IRUIRU
III
II
R
UUI
IRUU
RR
RUU
I
U




+ UCC
RC
RE
RB1
RB2
IC
IE
IB
UBE
UCE
UCB






























Ω=+=
=+=
k 46.4
V04.3
21
21
21
2
BB
BB
Th
BB
B
CCTh
RR
RRR
RR
RUU


V46.4
V16.5
mA 30.2
mA 29.2
A 4.10)1(
)1(
=−=
=−−=
=+=
=β=
µ=+β+ −=
+β++=
++=
BECECB
EECCCCCE
BCE
BC
BTh
BETh
B
BEBEBThTh
EEBEBThTh
UUU
IRIRUU
III
II
IR
UUI
IRUIRU
IRUIRU





Řešení pomocí Théveninovy věty:
+ UCC
RC
RE
RB1
RB2
IC
IE
IB
UBE
UCE
UCB
+ UCC
RC
RE
RB1
RB2
IC
IE
IB
UBE
UCE
UCB
+ UCC
UCE
UCC
+ UCC
RC
RE
RB1
RB2
IC
IE
IB
UBE
UCB
+
+ UCC
RC
RE
RTh
IC
IE
IB
UBE
UCB
UTh
+

Příklad

Určete pracovní bod bipolárního tranzistoru zapojeného
podle obr.

60
k 56.0
k 4.2
k 2.1
V10
V5.3
=β
Ω=
Ω=
Ω=
=
=
B
C
E
CC
EE
R
R
R
U
U




V25.5
V55.4
0
mA 32.2)1(
mA 28.2
A 38)1(
0)1(
0
V7.0
=+=
=−+=
=−−+
=+β=+=
=β=
µ=+β+ −=
=++−+β
=++−
=
BECBCE
CCBBCCCB
CCCBBBCC
BBCE
BC
EB
BEEEB
BEBBEEBE
BEBBEEEE
BE
UUU
IRIRUU
IRUIRU
IIII
II
RR
UUI
UIRUIR
UIRUIR
U





RB IB
IE IC
RE
UEE
RC
UCC
UBE
UCE
UCB






























































+ UN
RZ UZ
IZ
I
U UN
UN / RZ
vypnuto
zapnuto
UN = RZ I + U
ideální spínač
Bipolární tranzistor jako spínač odporové zátěže
Princip: + UN = UZ + UCES
RZ UZ = RZIC
IZ ≡ IC
IB
UCES
proudy a napětí
v sepnutém stavu
Schéma zapojení:
IC
UCE
IB
IB = 0
UN
UN / RZ
UCES
≤ 1 V
zapnuto
vypnuto
zatěžovací přímka
UN = RZ IC + UCE
Poloha pracovního bodu ve výstupní charakteristice:






























































Příklad:

Spínač s bipolárním tranzistorem v zapojení SE má řídicí
signál na bázi u1 = + 5 V (zapnuto) a u1 = - 5 V (vypnuto).
Báze je připojena přes rezistor RB = 5,6 kΩ, odpor zátěže
RZ = 400 Ω. Jmenovité napětí na zátěži má být UZ = 15 V.
Napětí na tranzistoru v sepnutém stavu (v režimu
saturace) je UCE = UCES ≈ 1 V.
a) Určete potřebné napájecí napětí UN.
b) Vypočtěte proudy a napětí v obvodu ve stavu zapnuto
a vypnuto: IB, IC, UBE, UZ. UCE.
c) Určete potřebné parametry spínacího tranzistoru ICmax,
UCEmax, PCmax, β.
d) Nakreslete časové průběhy proudů a napětí IB, IC, UBE,
UZ. UCE. Předpokládejte, že tranzistor je dostatečně
rychlý, takže lze zanedbat přechodové jevy.

IC = IZ
RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB
mA 768.0k 6.5 V)7.05( V 7.0 V,5 11 =Ω−=−=⇒==
B
BE
BBE R
UuIUu
mA 5.37 mA 5.37 400 V15 max ≥⇒=Ω=== C
Z
Z
ZC IR
UII
V1== CESCE UU
508.48mA 768.0 mA 5.37 ≈===
B
C
I
Iβ
0 ,0 ,0 V,51 ===−= ZCB UIIu
V16 V 16 V,5 max1 ≥⇒==−== CENCEBE UUUuU
a) Napájecí napětí:

V16=+= CESZN UUU








b) Proudy a napětí v obvodu:
c) Parametry spínacího tranzistoru:

stav „zapnuto“ :

















stav „vypnuto“ :










mW 5.37
mW 5.37 V1 mA 5.37
max ≥⇒
=×===
C
CESCCECC
P
UIUIP
+ UN = UZ + UCES
RZ UZ = RZ IC
IZ ≡ IC
IB
UCES
proudy a napětí
v sepnutém stavu
u1































































řídicí napětí u1 + 5 V
- 5 V
0 čas
proud báze iB
0.768 mA
0 čas
kolektorový proud iC
37.5 mA
0 čas
napětí uBE
+ 0.7 V
- 5 V
0 čas
napětí na zátěži uZ
15 V
0 čas
napětí uCE
16 V
0 čas
1 V































































Příklad:

Tranzistor v zapojení SE je spínán řídicím signálem u1 =
± 3 V. Báze je připojena přes rezistor RB = 100 kΩ,
odpor zátěže RZ = 1 kΩ, napájecí napětí UN = 10 V,
proudový zesilovací činitel tranzistoru β = 100, napětí
v saturaci UCES ≈ 1 V.
a) Vypočtěte proudy a napětí v obvodu ve stavu
zapnuto a vypnuto: IB, IC, UBE, UZ. UCE.
b) Nakreslete časové průběhy proudů a napětí IB, IC, UBE,
UZ. UCE. Předpokládejte, že tranzistor je dostatečně
rychlý, takže lze zanedbat přechodové jevy.
c) V jakém režimu pracuje sepnutý tranzistor?

RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB





























V0.7
V7.7 V )3.210(
V3.2mA 3.2k 0.1
mA 3.2mA 023.0100
mA 023.0k 100 V)7.03(1
=−=
=−=−=
=×Ω==
=×=β=
=Ω−=−=
BECECB
ZNCE
CZZ
BC
B
BEon
B
UUU
UUU
IRU
II
R
UuI









V13 V,10 V,3
0 ,0 ,0
1 =−===−==
===
BECECBNCEoffBE
ZCB
UUUUUuU
UII






RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB
IC
UCB
► u1 = u1on = + 3 V: sepnuto
… tranzistor v aktivním
normálním režimu
► u1 = u1off = - 3