olla pnp või npn. Biopolaartransistorid Bipolaartransistori saab panna kolme lülitusse: on olemas ühise emitteriga, ühise kollektoriga ja ühise baasiga lülitus. Esimene neist on kõige kasutatavam, sest see tagab suure võimendusteguri. Ühise kollektoriga lülitus on spetsiifilisem (emitterijärgur). Ühise baasiga lülitus on sageli kasutusel raadiotehnikas, sest võimaldab kõrgemaid sagedusi kasutada. Väljatransistorid Väljatransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mille pooljuhist voolu juhtiva kanali juhtivust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta erinevalt bipolaartransistorist pingega tüüritav element. Väljatransistori nimetatakse ka unipolaartransistoriks, sest tema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate (kas elektronide või aukude) liikumisena. Konstruktsioon Väljatransistoril on tavaliselt kolm või neli elektroodi
..........................................................................................................................................43 5. VÄLJATRANSISTORID...............................................................................................................................................44 5.1.Väljatransistori mõiste ja põhiliigid ........................................................................................................................ 44 5.2.P-N-siirdega väljatransistorid (Junction FET (JFET)) ............................................................................................44 5.3. Isoleeritud paisuga väljatransistorid (MOSFET). ...................................................................................................46 5.4. Suurevõimsuselised väljatransistorid (Power MOSFET). ......................................................................................48 5.5 Väljatransistor lüliti reziimis ..............................
kuid ta on kiirem ja tarbib vähem voolu kui DRAM. Teda kasutatakse põhiliselt vahemäludes protsessorites oma kiiruse tõttu. DRAM mälude puhul salvestatakse üks bit kasutades transistori ja kondensaatori paari. Kondensaator hoiab kas madalat või kõrget pinget, mis vastavad siis kas olekule 0 või 1. Transistor käitub lülitina, mis lubab kondensaatori olekut muuta. Kuna tegemist on odavama variandiga, kasutatakse seda laialdaselt arvutites. Tänapäeval on kasutusel põhiliselt väljatransistorid, mis säilitavad infot paisusiirdes, See tähendab, et ühe biti salvestamiseks piisab ühest transistorist, kuid et laeng säiliks, tuleb mälu pidevalt värskendada. See teeb antud mälutüübi jällegi aeglaseks. Mälusein – Mis ta võib olla? Miks ta on probleemiks? Arvutites on RAM-i vahetamine ja lisamine tehtud võimalikult kergeks kasutades mälumooduleid ning standardiseeritud liideseid. Tänapäeval on kasutuses DIMM mälud (Dual In-line memory
(http://www.ttykk.edu.ee/aprogrammid/elektroonika_alused_MP.pdf, lk. 23...41): - Pooljuhtdiood, tema ehitus. Alaldava siirde tekkimise tingimus. Protsessid pooljuhtdioodis. Pooljuhtdioodi kasutamisala, põhiparameetrid (lk 23...26). - Bipolaartransistor, tema ehitus, pingestamine, protsessid transistorstruktuuris (27...30). - Ühise baasiga ja ühise emitteriga lülituse karakteristikud (30...32). - Bipolaarne liittransistor (33). - Väljatransistorid (p-n siirdega, isoleeritud paisuga), nende ehitus, tööpõhimõte, tunnussuurused (34...37). - Türistorid (dinistorid, trinistorid). Suletav türistor. Sümmeetriline türistor. Türistorite kasutamine jõuelektroonikas (38...41). Käesoleva teksti sisujaotus: 3.1 Pooljuhtmaterjalid 3.2 pn-siire 3.2.1 pn-siire välise pinge puudumisel 3.2.2 Päripingestatud pn-siire 3.2.3 Vastupingestatud pn-siire 3.3 Pooljuhtdioodid 3
Transistorid Laias laastus võib transe jagada 2-ks: -bipolaartransistorid, -väljatransistorid. Mõlemat liiki saab kasutusala,valmistamistehnoloogia jms järgi jagada nõrkemiseni. Näiteks on olemas madalsagedustransistorid ja kõrgsagedustransistorid, võimsustransid jne. Bipolaartranse juhitakse VOOLUGA, väljatranse aga PINGEGA. Siit tuleb suur erinevus kasutamise seisukohast - nõrka (vähe koormust kannatav allikas, mitte väikese pingega!), ntx. manetofoni või grammofoni helipea signaali on sellise transiga paha võimendada sest ta koormab signaaliallika ära
samasuurtena üle suure takistusega kollektorringi ning kollektorringi lülitatud koormustakistilt saamegi võimendatud väljundpinge. Seega võime transistori vaadelda ka kui takistuse muundit, millest on tuletatud ka selle nimetus. (TRANSfer resISTOR). 26. Väljatransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mille pooljuhist voolu juhtiva kanali juhtivust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta erinevalt bipolaartransistorist pingega tüüritav element. Konstruktsioonilt jagunevad väljatransistorid p-n siirdega väljatransistorideks (JFET) ja isoleeritud paisuga ehk isoleerkihiga väljatransistorideks (MOSFET). 27. Ühise baasiga: Ühise emitteriga: Emitterjärgija: 28. Ühise baasiga lülituses (joonis 6.5) toimub transistori tüürimine emittervooluga, st. Isis = IE : Usis = UEB , UVÄLJ = UCB ja IVÄLJ = Ic Võrreldes teiste lülitustega saadakse suur pingevõimendus ja väikesed mitte- lineaarmoonutused
Voolust ja pingest 41. Mis on väljatransistor? Väljatransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mille pooljuhist voolu juhtiva kanali juhtivust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta erinevalt bipolaartransistorist pingega tüüritav element. Väljatransistori nimetatakse ka unipolaartransistoriks, sest tema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate (kas elektronide või aukude) liikumisena. n-tüüpi MOSFET Voolu tüürimise iseloomult jagunevad väljatransistorid: 1. Elektriväljaga muudetava voolukanali ristlõike muutmise teel nagu see toimub pn- siirdega väljatransistoris 2. Laengukandjate kontsentratsiooni kanalis nagu see toimub MOP-transistorides 42. Võrrelge omavahel bipolaar- ja väljatransistori. Väljatransistoriks nimetatakse pooljuhtseadist, mille pooljuhist voolu juhtiva kanali juhtivust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta erinevalt bipolaartransistorist pingega tüüritav element. 43
puuteekraanides, LCD ekraanides ja andmete lugemisel kaamerate fotosensoritest. Dekodeerimisel adresseeritakse mälupesi nii info kirjutamisel mällu kui ka lugemisel sealt; lisaks kasutatakse ka mitmesugustele indikatsioonielementidele sümbolite, tavaliste numbrite kuvamiseks. Kodeerimist kasutatakse klahvistikes ja osades analood - arv muundites Loogikalülituste ehitus Baseeruvad transistoritel (lülitireziimis). Kõige paremini sobivad indutseeritud kanaliga väljatransistorid (MOSFET või MOS). Nende eelis on ülisuur sisendtakistus (sisendid peaaegu ei tarbi energiat staatilises reziimis ning puudub vajadus loogilise 1 puhul sisendvoolu piirata), sisendpinge lävipinge olemasolu avanemisel. PS! Hiljuti kasutati ehitusel ka DTL - trantsistorid kus on kasutatud dioode ehk Diood- Transistor Loogika. Samuti ka TTL ja ECL (emitte coupling Logic) Komplementaarloogikaelementideks (e CMOS) - element, mis koosneb
1 Sisukord 1. Elektroonika ajaloost (arengu etapid, elektroonika osad, elektronlambid, elektronkiiretoru, elektronseadmete montaazi tüübid)............................................................................................... 3 2. Elektroonika passiivsed komponendid.......................................................................................... 14 3. Pooljuhtseadised (dioodid, bipolaartransistorid, väljatransistorid, türistorid)............................... 23 4. Optoelektroonika elemendid, infoesitusseadmed.......................................................................... 42 5. Analoogelektroonika lülitused....................................................................................................... 60 5.1. Elektrisignaali võimendamine. Transistor kui pidevatoimeline võimenduselement.............
EL-34 võrepinge ja anoodvool Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 23 Valik raadiolampe Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 24 Transistor · Pooljuhtelement signaalide võimendamiseks, genereerimiseks ja isegi detekteerimiseks. · Leiutati 24.12.1947 Belli laboris: Shockley, Bardeen, Brattain. Lilienfeldtil oli juba 1925 prototüüp · Tööpõhimõtte järgi: bipolaar- ja väljatransistorid. Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 25 Aseskeem ·Bipolaartransi elektroodid: emitter, baas, kollektor ·Sisuliselt nagu 2 otsapidi kokku ühendatud dioodi (vt. aseskeemi) ·Baas-emittersiire alati päripingestatud. Pingelang seega 0,6V => väike sisendtakistus · B-K siire vastupingestatud ·Tüüritakse vooluga ·2 erinevat juhtivusetüüpi NPN ja PNP Sügis 2010 Praktilise elektroonika loeng 26
Seda nimetatakse ka unipolaartransistoriks, kuna tema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate (kas elektronide või aukude) liikumisena. Tal on samuti kui bipolaartransistoril kolm elektroodi. Üht, voolujuhtiva kanali otsas asuvat elektroodi, kust laengukandjad sisenevad kanalisse nimetatakse lätteks (source), teist, kust laengukandjad väljuvad, neeluks {drain) ja kanali küljel asuvat tüürelektroodi paisuks (gate). Konstruktsioonilt jagunevad väljatransistorid p-n siirdega väljatransistorideks (JFET) ja isoleeritud paisuga ehk isoleerkihiga väljatransistorideks (ingliskeelse terminoloogia järgi MOSFET, kus tähed MOS on tulnud konstruktsiooni skeemi st Metal- Oxide-Semiconductor). Väljatransistoride eeliseks on eelkõige suurem sisendtakistus (kuna sisendvool on väga väike), väiksemad omamürad (kuna laengukandjad liiguvad kanalis elektrivälja kiirendaval toimel, s.o. mitte difusioonselt) ja väiksem temperatuurimõju (voolu
Kondensaator C = Q/P ; [F] 1 - dielektrik 2 - metall plaat S U Pinge d- Film Capacitor (Kile kondendsaator) Isolatsiooni kile paksus 2-20 mikromeetrit, Parameeter Polüester Polükarbonaat Polüstüeer Mahtuvus 100pF - 22nF 100pF - 68µF 10pF 0,5µF Sagedus 1MHz 1MHz 10MHz Tolerants ±5-20% ±5-10% ±1-5% C pinge 1600V 400V 500V Elektrolüüt kondensaator a) Märjad ehk klassikalised elektrolüüt kondesaatorid b) Kuivad ehk tandaal elektrolüüt kondensaator 1. Kuivad elektrolüüt kondensaatorid Ta2O C=25 Induktiiv poolid Mahtuvuslik reaktiivtakistus Alalisvool ei lähe läbi. Takistus lõpmatu. Induktivsus [H] Henri Pooljuht seadised (semi-conducktor) Pooljuht kui m...
voolude jaoks. q1=1/(2fvCRt). Kui C->lõpmatus pulsatsioone pole. Tühijooksul Rt=lõpmatus->Ud=Uc=U2m=ruutjuur(2U2) 3. Väljatransistor Väljatransistor on pooljuhtseadis, mille pooljuhist voolu juhtiva kanali juhitavust mõjutab elektriväli ja sellest tulenevalt on ta pingega tüüritav element. Väljatransistori nimetatakse ka unipolaartransistoriks, sest tema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate liikumisena. Voolu tüürimise iseloomult jagunevad väljatransistorid: 1)Elektriväljaga muudetava voolukanali ristlõike muutmise teel nagu see toimub pn- siirdega väljatransistoris 2)Laengukandjate kontsentratsiooni kanalis nagu see toimub MOP-transistorides. Väljatransistoril on tavaliselt kolm või neli elektroodi. Üht, voolu juhtiva kanali otsas asuvat elektroodi, kust laengukandjad sisenevad kanalisse nimetatakse lätteks (source), teist, kust laengukandjad väljuvad nimetatakse neeluks (drain) ja kanali
48. MOP väljatransistor, tööpõhimõte, tunnusjooned. MOP-transistor. MOP-(metalloksiid pooljuht)transistoris on paisuks õhuke metallikiht, mis on pooljuhi pinnast eraldatud õhukese dielektriku, tavaliselt ränidioksiidi SiO2, kihiga. Eristatakse kahte tüüpi MOP-transistore. Kui juhtiv kanal on juba pooljuhti moodustatud, siis on tegemist formeerkanaliga väljatransistoriga. Teise klassi moodustavad indutseerkanaliga väljatransistorid, millel tekib kanal alles seadise pingestamisel. Indutseerkanaliga väljatransistorid on rohkem levinud, kuna nende valmistamisel on tehnoloogilisi protsesse vähem. Indutseerkanaliga transistori saamiseks moodustatakse p-juhtivusega räni aluskristalli kaks kõrglegeeritud n+-piirkonda, kuid juhtivat n-kanalit nende vahele ei tehta. Kahe n+-piirkonna vaheline ränikristalli pind kaetakse oksiidikihiga, mis omakorda kaetakse õhukese alumiiniumikihiga, tekib pais.
k.MOSFET Metal Oxyde Semiconductor) Et vähendada pinget hakati tegema sisseehitatud kanaliga MOP transistore (kanal on juba tehases valmistatud, selle suurust reguleeritakse pingega) Kanal on juba sisseehitatud, kuid paisupinge abil vaid laiendame või ahendame seda kanalit. Pinged on juba sobivad arvutites 1.12. Mis on JFET (pn-siirdega väljatransistor) JFET'i on harva vaja. See on alati vastupingestatud.Neid teatakse ka kui isoleerimata paisuga väljatransistorid. Seal on paisu ja juhtiva kanali vahel vaesunud ala, kus on vähe voolukandjaid. Mida kõrgem on vastupinge pn- 6 siirdel seda laiem on vaesunud ala. Mida laiem on vaesunud ala, seda kitsam on kanal ja seda väiksem vool läbi voolab. 1.13. Mis on türistor? Vahendid voolu sisse-väljalülitamiseks, kasutusel jõuelektroonikas (energeetikas). Vool katkeb toitepinge mahavõtmisel.Keskmine np-siire
pingega tüüritav element. Neid nimetatakse ka unipolaartransistoriks, kuna tema väljundvool kujuneb ainult ühenimeliste laengukandjate (kas elektronide või aukude) liikumisena. Tal on samuti kui bipolaartransistoril kolm elektroodi. Üht, voolujuhtiva kanali otsas asuvat elektroodi, kust laengukandjad sisenevad kanalisse nimetatakse lätteks (source), teist, kust laengukandjad väljuvad, neeluks {drain) ja kanali küljel asuvat tüürelektroodi paisuks {gate). Konstruktsioonilt jagunevad väljatransistorid P-N siirdega väljatransistorideks (JFET) ja isoleeritud paisuga väljatransistirideks (ingliskeelse terminoloogia järgi MOSFET, kus tähed MOS on tulnud konstruksiooni-skeemist Metal-Oxid-Semiconductor). Väljatransistoride eeliseks on eelkõige suurem sisendtakistus (kuna sisendvool on väga väike), väiksemad omamürad (kuna laengukandjad liiguvad kanalis elektrivälja kiirendaval toimel s.o. mitte difusioonselt) ja väiksem temperatuuri mõju (voolu
koormuse klemmidel tekkiva emj transistori väljalülitamise reziimis. Sel juhul tööpunkt ei liigu mitte enam punkti C vaid punkti D kus mõjuv pinge on praktiliselt 2 korda väiksem. Kasutatav diood peab olema piisava voolu ja vastupingega ja vooluimpulsi vähendamiseks võib lülitada temaga järjestikku kuni 10 takistuse. 1.5 Väljatransistor lüliti rezhiimis Peale bipolaartransistori püütakse järjest enam kasutada lülitireziimis töötamiseks ka väljatransistore. Väljatransistorid on pingega tüüritavad elemendid ja sisendvoolu puudumise tõttu on nende kasutamisel tüüriva signaali võimsus märksa väiksem kui samavõimsal bipolaartransistoril. Seni on piiranud väljatransistoride kasutamist lülitireziimis, eriti suurte võimsuste puhul asjaolu, et väljatransistoril puudub tüüpiline küllastusreziim, mille asemel on suurevooluline niinimetatud takistusreziim (joon.1.15).Selles rezhiimis käitub transistor
Toodud seostest võib näha, et väljundspekter sisaldab üle ühe (kas paaris või paarituid) harmoonilisi. See ilmneb tänu kahepoolse parabooliga kirjeldatavale mittelineaarsusele. Kasutades ühepoolsele paraboolile vastavat mittelineaarsust jäävad väljundis alles kõik soovitud väljundsignaali suhtes madalamad harmoonilised. Ülemised, n-st kõrgemad harmoonilised puuduvad aga mõlemil juhul. Aktiivelementidest vastavad paraboolsele (teist järku, ühepoolsele) karakteristikule vaid väljatransistorid. Kõrgemat järku mittelineaarsustega ahelaid võib küll sünteesida, kuid suhteliselt keerukate lahenduste tõttu kasutatakse neid ahelaid vähe. Praktikas kasutatakse tavaliselt bipolaarseid transistore, nende karakteristikute erinevuse tõttu ideaalsest on aga tulemused soovitud väljundsignaali võimsus ning teiste harmooniliste mahasurumine - halvemad. Sellise kordisti väljundsignaal on laotatav Fourier ritta, millest siis eraldatakse soovitud harmooniline komponent
Kasutatav diood peab olema piisava voolu ja vastupingega ning vooluimpulsi vähendamiseks võib lülitada temaga järjestikku kuni 10 W takistuse. Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 49 Pikkov lk 83 Elektroonika alused. Teema 3 Pooljuhtseadised 50 Pikkov lk 84 6.6.3 Väljatransistori töö lülitireziimis Väljatransistorid on pingega tüüritavad elemendid ja sisendvoolu puudumise tõttu on nende tüürimiseks vajalik võimsus märksa väiksem kui võrreldava võimsusega bipolaartransistoril. Väljatransistoride kasutamist lülitireziimis, eriti suurte võimsuste puhul, kaldub piirama asjaolu, et väljatransistoril puudub tüüpiline küllastusreziim, mille asemel on suurevooluline niinimetatud takistusreziim. Selles reziimis käitub transistor takistusena,
ti – impulsi kestus harja lang u = < 0,1 Um , kus Um – amplituudi suurus Impulsi võimendamisel tekkivad moonutused võivad olla: 2. mittelineaarmoonutused on tingitud võimendis kasutatavate võimenduselementide (transistorid, väljatransistorid) karakteristikute mittelineaarsusest või tööpunkti ebaõigest asukohast tunnusjoonel. MLM-i vähendamiseks tuleb võimedi projekteerimisel kindlustada tööpunkti õige valik ja selle pikaajaline stabiilsus. Selle nõude mittetäitmisel toimub sisendsignaali mõjul tööpunkti tüürimine tunnusjoone ebalineaarsesse alasse, st. võimendi tüüritakse üle (liiga suur sisendsignaal).
bipolaartransistore, sest nende valmistamise tehnoloogia oli rohkem arenenud. Hiljem aga osutus, et suure tihedusega lülituste tarbeks on unipolaarne e. väljatransistor palju sobivam. Viimaste valmistamine nõuab vähem tehnoloogilisi operatsioone ja vähem pinda ühe lülituselemendi kohta. Seetõttu valmistati esimesed mikroprotsessorid eranditult väljatransistoride baasil. Vaatamata oma tehnoloogilistele eelistele jäävad väljatransistorid bipolaarsetele siiski alla töökiiruse poolest. See omakorda stimuleeris viimaste forsseeritud arendamist ning selline konkureeriv areng on kestnud tänapäevani. Tulemusena ei ole kumbagi tüüpi suudetud välja tõrjuda, küll on aga tekkinud nende erinevad rakendusalad. Bipolaartransistoridel valmistatakse suure töökiirusega mikroprotsessorid, mälud ja mitmesugused abilülitused. Nende puuduseks on väiksem lülituselementide arv ühel 1
induktiivpoolid (drosselid), kered, jne. ja põhilistest elektronseadistest: · dioodid, sealhulgas Zener-i diood, optoelektroonikaseadised ja Schottky dioodid ning dinistorid (DIAC); · türistorid, üheoperatsioonilised türistorid (SCR), sümistorid (TRIAC), suletavad türistorid (GTO), ja MOS-juhitavad türistorid (MCT); · transistorid, nagu bipolaartransistorid (BJT), väljatransistorid (FET) ja isoleeritud paisuga bipolaartransistorid (IGBT). Tänu pooljuhtseadiste tootmise tehnoloogia täiustumisele laienevad elektroonika rakendused ikka veel, mis võimaldab kõrgemaid pingeid ja voolusi ning paremaid lülitustunnusjooni. Teisest küljest on kaasaegsete muundurite peamisteks eelisteks kõrge kasutegur, väike mass ja väikesed mõõtmed, suur töökiirus ja kõrge erivõimsus, mis saavutatakse lülititalitlusega, kus
annaabi.ee 
