COLEGIUL AUTO TRAIAN VUIA

SPECIALIZAREA:TEHNICIAN OPERATOR TEHNICA DE CALCUL

LUCRARE PENTRU DOBANDIREA COMPETENTELORNIVEL 4 de CALIFICARE

TEMA: TRANZISTORUL BIPOLAR

COORDONATOR: ABSOLVENT:PEAGU EMANUEL ALEXANDRU Ing.MURU MARIA CLASA: aXIIa F

-2015-CuprinsARGUMENTCapitolul I TranzistorulA. Scurt istoric al tranzistorului B. Generalitati:1.1) Constructie1.2) Utilizare1.3) Functionarea tranzistorului n-p-n1.4) Etaj de amplificare1.5) Simbolurile folosite n mod curent pentru tranzistoriCapitolul II Tranzistorul Bipolar 2.1 Functionare 2.2 Jonctiunile unui tranzistor 2.3 Clasificare

Capitolul III Tranzistorul Unipolar 3. ClasificariCapitolul IV Msuri de protecie a muncii la utilizarea instalatiilor si echipamentelor electrice

Bibliografie

Argument Electronica cuvant cu rezonanta vasta n lume,joaca un rol de frunte si ca ramur industrial se situeaz prioritar n domeniile de vrf ale dezvoltarii , ntrunind sufragii unanime privind investiiile materiale i pregatirea profesional. n viaa de zi cu zi fiecare persoan utilizeaz aparatur audio-video,aparate electrocasnice i multe alte tipuri de aparate far de care viaa fiecaruia dintre noi nu ar mai avea farmec. Fiecare dintre aceste produse prezint n componena lor elemente de circuit electronice cu un grad de dificultate mai mic sau mai mare.

n lucrarea prezentat ncerc a arta dependena de ceea ce noi numim tranzistor i de a explica rolul su funcional in zilele noastre.

Capitolul I

Tranzistorul A. Scurt istoric al tranzistorului

Inventat la Bell Telephone Laboratories din New Jersey n decembrie 1947 de John Bardeen, Walter Houser Brattain, i William Bradford Shockley. Descoperirea tranzistorului a determinat dezvoltarea electronicii fiind considerat una din cele mai mari descoperiri ale erei moderne.B. Generalitati: Tranzistoarele bipolare sunt dispozitive semiconductoare cu doua jonctiuni care functioneaza pe baza injectiei de purtatori minoritari. Tranzistorul poate inlocui trioda cu emisie termoelectrica.

Tranzistorul este alcatuit dintr-un semiconductor cu trei straturi de conductie diferita: un strat n intre 2 straturi p, la tranzistorul p-n-p, sau un strat p intre 2 n, la tranzistorul n-p-n.

P N P N P N

C B C B E E

Tranzistorul p-n-p Tranzistorul n-p-n

1.1)Construcie Tranzistorii de realizeaza pe un susbtrat semiconductor (in general siliciu, mai rar germaniu, dar nu numai). Tehnologia de realizare difera in functie de tipul tranzistorului dorit. De exemplu, un tranzistor de tip PNP se realizeaza pe un substrat de tip P, in care se creeaza prin diferite metode (difuzie de exemplu) o zona de tip N, care va constitui BAZA tranzistorului.

1.2)Utilizare Tranzistoarele pot fi folosite in echipamentele electronice cu componente discrete in:Amplificatoare de semnal (in domeniul audio, video, radio)Amplificatoare de instrumentatieOscilatoareModulatoare si demodulatoareFiltreSurse de alimentare liniare sau in comutatieSau in circuite integrate, tehnologia de astazi permitand integrarea intr-o singura capsula a milioane de tranzistori1.3)Functionarea tranzistorului n-p-nStratul din mijloc al semiconductorului se numeste baza, straturile laterale se numesc emitor si colector. Baza are o dopare mai mica decat emitorul. Tranzistorul poate fi considerat ca format din doua diode semiconductoare: una emitor-baza si alta baza-colector.Pentru functionarea tranzistorului, pe dioda baza-colector, se aplica o tensiune inversa, cu polul pozitiv la partea n, adica la colector. Deoarece in zona p nu sunt electroni liberi care sa fie atrasi de polul pozitiv de la colector, in circuitul colectorului curentul este practic nul. Daca in baza se injecteaza electroni din emitor, prin aplicarea unei tensiuni directe pe dioda emitor-baza, electronii injectati vor fi atrasi de colectorul pozitiv si in circuitul colectorului va circula curent. In acest fel curentul in circuitul colectorului este comandat de curentul din circuitul emitorului, care la randul sau este determinat de tensiunea aplicata intre emitor si baza.Peste anumite valori ale tensiunii baza-colector toti electronii injectati in baza sunt colectati de colector, curentul de colector atinge valori de saturatie si curentul de baza (care circula intre baza si sursa Ubc) este foarte mic. Se observa ca pe masura ce creste curentul emitorului creste si curentul colectorului, iar tensiunea baza-colector practic nu influenteaza curentul colectorului.Aplicand intre emitor si baza o tensiune alternativa, variatiile de tensiune provoaca variatii ale curentului emitorului, care produc variatii ale curentului colectorului. Pe rezistorul de sarcina Rs, mare, din circuitul colectorului variatiile de curent produc variatii de tensiune, mai mari decat ale tensiunii de intrare. Asadar tranzistorul poate functiona ca amplificator de tensiune.Pentru ca semnalul amplificat sa nu fie deformat, in circuitul emitorului se introduce o tensiune continua U0 care are rolul de a stabili un punct de functionare al tranzistorului: tensiunea U0 produce unanumit curent de emitor, in jurul caruia se produc variatiile date de tensiunea alternativa. Daca se alege punctul de functionare pentru care Ie=0, dioda emitor-baza permite numai trecerea alternantelor pozitive, pentru care este polarizata direct si deci tranzistorul functioneaza ca detector. a)functionarea tranzistorului b) Montaj in baza comunaTranzistorul p-n-p functioneaza dupa un principiu analog, dar tensiunile aplicate trebuie sa aiba o polaritate inversa.1.4)Etaj de amplificare Schema unui etaj de amplificare cu un tranzistor montat cu emitorul comun este reprezentata in figura de mai jos. Functionrea sa din acest montaj este analoaga cu a unei triode. Electronii sunt emisi de emitor, controlati de tensiunea aplicata bazei si colectati de colector. Circuitul EDBE este al bazei, iar ECSE este al colectorului. Pe dioda baza-colector se aplica tensiune inversa (de la sursa S). O parte din tensiunea sursei se aplica rezistentei de sarcina si o mica parte diodei emitor-baza. Deoarece tensiunea directa aplicata in felul acesta pe dioda emitor-baza nu este suficienta pentru stabilirea punctului de functionare, pe dioda-emitor-baza se aplica o tensiune mai mare cu ajutorul unui divizor de tensiune format din rezistorii Rd1 si Rd2. Tensiunea sursei se distribuie pe acesti doi rezistori si de pe Rd2 se culege tensiunea necesara pentru stabilirea punctului de functionare.

Intrarea in circuitul emitorului se face intre punctul masa si baza cu ajutorul unui condensator Cs care lasa sa treaca numai componentele alternative. Iesirea se face la capetele rezistorului de sarcina. Condensatorul Cs lasa sa treaca numai componenetele alternative si de aceea este indiferent daca iesirea se face intre punctele a si b sau intre a si b care include si sursa. In al doilea caz, insa, se poate face conectarea etajului la intrarea unui etaj de amplificare, analog.

1.5)Simbolurile folosite n mod curent pentru tranzistori:

Tranzistor JFET

Tranzistor IGFET canal N

Fototranzistor

Tranzistor bipolar PNP

Capitolul II Tranzistor bipolar

fig 1.1

Tranzistorul bipolar este un semiconductor cu dou jonciuni n succesiune npn sau pnp. Cele trei zone se numesc emitor (E), baz (B), colector (C). Se folosete n circuitele electronice att digitale ct i analogice, de obicei pentru amplifica sau transmite un semnal electric. Simbolul unui tranzistor bipolar PNP este n figura alturat.2.1 Funcionare

fig 1.2

2.2 Jonciunile unui tranzistor

n principiu un tranzistor bipolar este o pastil de siliciu dopat astfel inct s se creeze trei straturi dopate diferit, i deci dou jonciuni pn; astfel, tranzistoarele pot fi pnp (zona din mijloc dopat cu elemente donoare de electroni - cu valena 5, celelalte dou dopate cu elemente acceptoare, cu valena 3) sau npn (dopat invers). Totui, din cauza grosimii foarte mici a zonei centrale (baza), cele dou jonciuni nu funcioneaz independent i ntre terminalele extreme (colector i emitor) poate aprea un curent, aceasta fiind i proprietatea cea mai important a tranzistorului, i aceea care permite folosirea lui pe post de amplificator.Particulariti constructive: E este mult mai impurificat dect B sau C B este mult mai subire dect E i C. Procesele care au loc ntr-o jonciune (sau n urma interaciunii mai multor jonciuni), determin proprietile electrice ale dispozitivelor semiconductoare. Aceste procese sunt influenate de regimul de polarizare a regiunilor.

n absena unei tensiuni aplicate din exterior, - o parte din golurile libere ale regiunii p (aflate n zona de vecintate), difuzeaz n regiunea n , unde se recombin cu electronii; - o parte din electronii liberi ai regiunii n (aflai n zona de vecintate), difuzeaz n regiunea p , unde se recombin cu golurile. Prin plecarea golurilor n regiunea n i a electronilor n regiunea p, vor aprea n cele dou regiuni dou sarcini electrice spaiale, de sens opus (constituite din acceptori i donori ionizai).

Aceste sarcini electrice creeaz un cmp electric ndreptat de la n spre p i produc o barier de potenial care se opune difuziei purttorilor majoritari, favoriznd trecerea prin jonciune a purttorilor minoritari. La echilibru termic: - curentul de goluri produs prin difuzie este egal cu curentul de goluri produs sub influena curentului electric; - curentul de electroni produs prin difuzie este egal cu curentul de electroni produs sub influena curentului electric. Rezult c, n ansamblu, semiconductorul este neutru.

2.3 Clasificare O jonciune se obine sub forma unui monocristal semiconductor (de germaniu sau de siliciu) prin divere procedee. Clasificarea jonciunilor dup procedeul de realizare: Jonciune prin aliere Jonciune prin difuzie (jonciune difuzat) Jonciune prin cretere epitaxialProcedee tehnologice Procedeele tehnologice utilizate pentru obinerea materialelor semiconductoare pot fi utilizate i la realizarea jonciunilor nlocuind materialul semiconductor intrinsec cu un materialul semiconductor impurificat convenabil. Procedeul de aliere Procedeul de difuzie - prin tehnologie planar - prin tehnologie mesa - prin combinaia acestora cu tehnologie epitaxial Procedeul de cretere epitaxial - prin tehnologie epitaxial

Capitolul IIITranzistoare unipolare

3. Generalitai

Tranzistoarele n care conducia electric este asigurat de un singur tip de purtatori de sarcin, se ntalnesc n literatur sub denumirea de unipolare sau efect de cmp. Pentru aceste tranzistoare se foloeste prescurtarea de tranzistoare TEC sau FET (Field Effect Trasistor). Funcionarea lor se bazeaz pe variaia conductibilitaii unui ,,canal realizat dintr-un material semiconductor, ale crui dimensiuni tranversale sau concentraii de purttori de sarcina mobili pot fi controlate cu ajutorul campului electric tranzversal, creat ntre un electrod de comand numit gril sau poart, situat n vecintatea canalului i masa semiconductorului unde este format sau indus acest canal.n funcie de modul de realizare a grilei, distingem tranzistoarele cu gril jonciune TEC-J i cu gril izolat TEC-MOS.Tranzistoarele TEC prezint avantajul, n raport cu cele bipolare, c au o rezistena de intrare mare, au o tehnologie de fabricaie mai simpl i ocup o arie de siliciu mai mica n sructurile integrate. Pe de alt parte tranzistorul cu efect de cmp nu amplific n curent. n circuitele electronice cu componente discrete se ntalnete i n combinaie cu tranzistorul bipolar. Pn n 1970 tranzistoarele cu efect de cmp realizate abia puteau comanda cureni de cteva zeci de mA la tensiuni de zeci de voli. Apoi, o nou tehnologie a permis realizarea tranzistoarelor MOS de putere (cu nume depinznd de companie, VMOS, TMOS, HEXFET, etc.). Aceste noi tranzistoare sunt capabile s opereze la tensiuni de ordinul a 1000 V i s vehiculeze cureni medii de pn la 70 A; pentru durate scurte, ele pot conduce cureni de pn la 280 A (cureni de vrf). n plus, tranzistoarele MOS de putere sunt mult mai stabile termic dect corespondentele lor bipolare, la acelai tip de capsul putnd opera la puteri disipate mai mari.

ntr-un tranzistor bipolar prin emitor sunt injectai purttori majoritari care ajung apoi n regiunea bazei, fiind aici minoritari datorit tipului diferit de dopare a bazei. Majoritatea lor traverseaz aceast regiune ajungnd la colector i formnd curentul de colector, aproximativ egal cu cel de emitor. O foarte mic parte din ei se combin n regiunea bazei cu purttorii majoritari de acolo. Acest fapt determin apariia unui curent slab prin terminalul bazei. Astfel, tranzistorul bipolar poate fi privit fie ca un amplificator de curent (cu factorul aproximativ constant, de ordinul sutelor) fie ca un dispozitiv transconductan n care curentul de colector este controlat de tensiunea baz emitor. Dar, indiferent cum privim noi lucrurile, sursa de semnal care comand tranzistorul bipolar trebuie s debiteze sau s absoarb un curent care este de ordinul a 1 % din curentul comandat. i aceasta, dac nu am ales cumva conexiunea cu baz comun, n care sursa de semnal trebuie s debiteze ntregul curent comandat... Spre deosebire de tranzistoarele bipolare, tranzistoarele cu efect de cmp controleaz curentul ntre canalul dintre terminalul de dren i cel de surs prin cmpul electric determinat de tensiunea aplicat pe poart. Ori, cel puin n principiu, pentru a menine un cmp electric nu avem nevoie de un curent care s circule. Astfel, avantajul esenial al tranzistoarelor cu efect de cmp este acela c intensitatea curentului n terminalul porii este practic nul. Din acest motiv, la tranzistoarele cu efect de cmp, curentul ntre terminalul de dren i cel de surs este controlat de tensiunea dintre poart i surs.Conducia ntre dren i surs are loc printr-o regiune limitat a semiconductorului, numit canal.n cazul tranzistoarelor JFET, ntre poart i canalul conductor exist o jonciune semiconductoare invers polarizat; astfel, curentul de poart are valori de ordinul zecilor de nanoamperi. Curenii de poart, de o mie de ori mai mici, se obin n cazul celuilalt tip de tranzistoare cu efect de cmp.La tranzistoarele MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) poarta este izolat prin intermediul unui strat de oxid de siliciu i curentul de poart este de ordinul zecilor de picoamperi.

Capitolul IV

Msuri de protecie a muncii la utilizarea instalatiilor si echipamentelor electrice

1. Fiecare om al muncii este obligat ca, nainte de folosirea mijloacelor individuale de protecie, s verifice lipsa defectelor exterioare, curenia lor, marcarea tensiunii la care este permis utilizarea precum i dac nu s-a depit termenul de meninere a caracteristicilor electrice.1. Art.3676: Comenzile de pornire i oprire a lucrrilor se vor face de ctre eful de lucrare, i tot el va conduce probele.1. Art.3689: Cablurile mobile de legtur se vor controla nainte de punerea sub tensiune1. Art.3699: Este interzis modificarea montajelor electrice aflate sub tensiune.1. Art.3720: Se interzice atingerea legturilor neizolate chiar dac acestea sunt alimentate la tensiuni joase.n toate atelierele i locurile de munc n care se folosete energia electric se asigur protecia mpotriva electrocutrii.Prin electrocutare se nelege trecerea unui curent electric prin corpul omenesc. Tensiunea la care este supus omul la atingerea unui obiect sub tensiune este numit tensiune de atingere.

Gravitatea electrocutrii depinde de o serie de factori:1. Rezistena electric a corpului omenesc. Rezistena medie a corpului (pielea este singurul organ izolator) este de 1000 i poate avea valori mai mari pentru o piele uscate sau valori mult mai mici (200) pentru o piele ud sau rnit.2. Frecvena curentului electric. Curentul alternativ cu frecvene ntre 10-100Hz este cel mai periculos. La frecvene de circa 500.000Hz excitaiile nu sunt periculoase chiar pentru intensiti mai mari ale curentului electric.3.Durata de aciune a curentului electric. Dac durata de aciune a curentului electric este mai mic de 0,01 efectul nu este periculos;4.Calea de trecere a curentului prin corp. Cele mai periculoase situaii sunt cele n care curentul electric trece printr-un circuit n care intr i inima sau locuri de mare sensibilitate nervoas (ceafa, tmpla etc.)5.Valorile curenilor care produc electrocutarea. Acestea se pot calcula simplu cu legea lui Ohm:unde R este suma rezistenelor din circuit. -valoarea limit a curenilor nepericuloi sunt 10mA curent alternativ i 50mA curent continuu.Efectele trecerii curentului electric prin corpul omenesc se pot grupa n:Electroocuri i electrotraumatisme. Cnd valoarea intensitii curentului electric este mai mic de 1mA, nu se simte efectul ocului electric. La valori mai mari de 10mA curent alternativ se produc comoii nervoase n membre; contraciile muchilor fac ca desprinderea omului de obiectul aflat sub tensiune s se fac greu. Peste valoarea de 10mA se produce vibrilaia inimii i oprirea respiraiei. Electrotraumatismele se datoreaz efectului termic al curentului electric i pot provoca orbirea, metalizarea pielii, arsuri.Art.3762: Locurile de munc la care se execut operaii de lipire vor fi prevzute cu un sistem de ventilaie local pentru absorbirea nocivitilor din zona ciocanului de lipit.Art.3764: Toate sculele electrice portabile folosite la lipire vor fi alimentate la o tensiune de sub 24V, iar n locurile periculoase din punct de vedere al electrocutrii alimentarea se va face la 12V.Este interzis modificarea montajelor electrice sub tensiuneAparatele electrice i dispozitivele auxiliare sa fie alimentate la o tensiune corespunztoare i s aib prize cu mpmntare.

Bibliografie: Dicionar tehnic de radio i televiziune - Editura tiinific i enciclopedi - Bucureti - 1975. G.Vasilescu - Electronic - Editura didactic i pedagogic - Bucureti - 1981. Manualul electricianului: Editura de stat si pedagogica- Bucuresti 1961 Wikipedia libraria online internet