Bipolární tranzistory

V: vypnuto
Řídicí signál u1 = ± 3 V:
































































Příklad:

Tranzistor v zapojení SE je spínán řídicím signálem u1 = ±
1 V nebo signálem u1 = ± 5 V. Báze je připojena přes
rezistor RB = 5,6 kΩ, odpor zátěže RZ = 0,4 kΩ, napájecí
napětí UN = 20 V, proudový zesilovací činitel tranzistoru β
= 100. Napětí na tranzistoru v sepnutém stavu (v režimu
saturace) UCES ≈ 0,5 V, UBE ≈ 0,7 V.
Vypočtěte proudy a napětí v obvodu ve stavu zapnuto a
vypnuto IB, IC, UBE, UZ. UCE pro obě řídicí napětí. V jakém
režimu pracuje sepnutý tranzistor při u1 = ± 1 V a při u1 =
± 5 V ?

RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB
IC

























V2.0 V )7.05.0(
mA 75.48k 4.0 V5.19
V19.5 V)5.020(
V5.0
mA 768.0k 5.6 V)7.05(
C
1
−=−=−=
=Ω==
=−=−=
==
=Ω−=−=
BECECB
z
z
CENZ
CESCE
B
BEon
B
UUU
R
UI
UUU
UU
R
UuI









V25 V,20 V,5
0 ,0 ,0
1 =−===−==
===
BECECBNCEoffBE
ZCB
UUUUUuU
UII









Řídicí signál u1 = ± 5 V:

► u1 = u1on = + 5 V: sepnuto
RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB
IC
UCB
► u1 = u1off = - 5 V: vypnuto
… tranzistor
v režimu saturace





























V16.17
V86.17 V )14.220(
V14.2mA 5.4k 4.0
mA 4.5mA 054.0100
mA 054.0k 5.6 V)7.01(1
=−=
=−=−=
=×Ω==
=×=β=
=Ω−=−=
BECECB
ZNCE
CZZ
BC
B
BEon
B
UUU
UUU
IRU
II
R
UuI









V21 V,20 V,1
0 ,0 ,0
1 =−===−==
===
BECECBNCEoffBE
ZCB
UUUUUuU
UII






Řídicí signál u1 = ± 1 V:

RB
RZ UZ
+ UN
UCE
UBE u1
IB
IC
UCB
► u1 = u1on = + 1 V: sepnuto
… tranzistor v aktivním
normálním režimu
► u1 = u1off = - 1 V: vypnuto


U
I
Charakteristika ideálního zdroje proudu
0
.
=∆∆=
∞→∆∆=
=
U
Ig
I
Ur
konstI
i
i

Bipolární tranzistor jako zdroj proudu
Výstupní charakteristika tranzistoru v zapojení SE
UCE(P)
IC
IB
UA
IC(P)
UCE
P
∆IC
∆UCE
)(
)(11
22 PI
UPU
I
U
hgr C
ACE
PC
CE
ECE
CE
+=




∆
∆===Earlyho
napětí





















mA 67.2
A 8.171
mA 69.2
V7.0
=−=
µ=+β=
=−=
+=
=
BEC
E
B
E
BEZ
E
EEBEZ
BE
III
II
R
UUI
IRUU
U



V8.6
V5.7
=−=
=−−=
++=
BECECB
EECCCCCE
EECECCCC
UUU
IRIRUU
IRUIRU



mA 01.3
mA 03.3
=−=
=−=
BRBD
B
ZCC
RB
III
R
UUI









Příklad:

Pracovní bod bipolárního tranzistoru zapojeného jako
zdroj proudu je stabilizován referenční (Zenerovou)
diodou. Určete pracovní bod tranzistoru a proud
procházející diodou.
UCC = 15 V, RB = 3,3 kΩ, RC = 1,2 kΩ, RE = 1,6 kΩ,
proudové zesílení tranzistoru β = 150, parametry
referenční diody UZ = 5 V, rd ≈ 0.
RB
+ UCC
RE
UCE
UBE
IB ID
IC
IE UZ
IRB
RC


Příklad: Tranzistor jako zdroj proudu řízený napětím

Odvoďte vztah mezi řídicím napětím UB a odebíraným
proudem IZ.
UB +
RB
RE
RZ zátěž
IZ = IC
IB U
BE
řízení
IE
odebíraný proud
+ UN
BEBEBBB
EEBEBBB
IRUIRU
IRUIRU
)1( +β++=
++=
EB
BEB
B RR
UUI
)1( +β+
−=
E
BEB
Z
EB
BEB
EB
BEB
BCZ
R
UUI
RR
UU
RR
UUIII
−≈
β
+β−
β
−=
+β+
−β=β==
)1()1(
)(






























































Příklad:
Tranzistor jako zdroj proudu řízený proudem
(proudový opakovač, proudové zrcadlo)

Dvojice bipolárních tranzistorů je zapojena jako tzv.
proudové zrcadlo (zdroj proudu). Vypočtěte poměr
proudů I2 / I1.
IB2
IB1 + IB2
+ U1
R
I1
IE1
IB1
řízení
IC1
+ U2
I2
IE2
RZ zátěž
IC2
UEB1 UEB2
odebíraný proud
T2 T1
2222
212111
BEC
BEBBC
IIII
IIIIII
−==
+=++=

211
22
21
22
1
2
)1( BB
B
BE
BE
II
I
II
II
I
I
++β
β=
+
−=

Pro stejné tranzistory: BBB III ==β=β=β 2121 ;
12
1
2 ≈
+β
β=
I
I

BEURIU += 11 )( 21 BEBEBE UUU ==
R
UUI BE−= 1
1


Dynamické parametry bipolárního tranzistoru


►Kolektorový a emitorový proud:

)1()1( −α−−= T
BC
T
BE
U
U
CSI
U
U
ESE eIeII
)1()1( −−−α= T
BC
T
BE
U
U
CS
U
U
ESNC eIeII



►Aktivní normální režim: 1 >>T
BE
U
U
e , 0 →T
BC
U
U
e

T
BE
T
BE
U
U
ESCSI
U
U
ESE eIIeII ≈α+=

T
BE
T
BE
U
U
ESNCS
U
U
ESNC eIIeII α≈+α=

T
BE
T
BE
U
U
ESNCSI
U
U
ESNCEB eIIeIIII )1()1()1( α−≈α−−α−=−=











►Vstupní odpor a vodivost tranzistoru:


Ç zapojení SB:

T
BE
U
U
ESE eII =
T
EU
U
ES
TBE
E
E U
IeI
UdU
dIg TBE === 1
E
T
BE I
Uhr ==
11



Ç zapojení SE:
T
BE
U
U
ESNB eII )1( α−=
T
B
U
U
ESN
TBE
B
B
U
I
eIUdUdIg T
BE
=
α−==

)1(1

B
T
EB I
Uhr ==
11


Ç vztah mezi vstupními odpory:

β≈+β=+β== BB
B
T
E
T
E
rr
I
U
I
Ur
1)1(




UCE
IB
IC
UBE
E
C
B
E
IE
UCB
B
E C IE IC
UBE UCB
B
IB
UCE
číselně: UT = 25,9 mV, IE ≈ desítky mA
⇒ rE ≈ jednotky Ω
číselně: UT = 25,9 mV, IB ≈ desítky µA
⇒ rB ≈ 1 kΩ

dynamický
odpor emitoru
dynamický
odpor báze































































Bipolární tranzistor jako zesilovač v zapojení SE
Schéma zapojení a časové průběhy proudů a napětí

0
u1
0
UB + u1
UB
0
i1
0
IB + iB
IB
UC + u2 i1
iE
u1
u2
IE
RC
RB
+ UCC
RE CE
CV
CV
IB + iB
IC +
UB + u1
0
UC + u2
UC
0
IC + i2
IC
0
u2
i2
Funkce součástek
RB, RC, RE … nastavení pracovního bodu tranzistoru a jeho
stabilizace zavedením emitorové zpětné vazby (RE)
CV … vazební (oddělovací) kondenzátory – oddělují stejnosměr-
nou a střídavou složku; 1/ωCV je velmi malé
CE … přemostění emitorového odporu RE pro střídavou složku a
její uzemnění; 1/ωCE