Твердотельная электроника (лекция 7)

1.

Нижегородский государственный технический университет
Образовательно-научный
Кафедра «Промышленная
институт электроэнергетики
электроника»
Кафедра «Теоретическая и общая электротехника»
Твердотельная электроника
Лекция 7
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.
слайд 1

2.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
7.1 Биполярный транзистор с изолированным затвором –
БТИЗ (IGBT)
БТИЗ называется полупроводниковый прибор, выполненный как сочетание входного полевого
транзистора и выходного биполярного n-p-n транзистора.
Рис.1 Схема замещения полевого транзистора с индуцированным каналом по
технологии вертикального канала (а) и его выходные вольт-амперные
характеристики
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 2

3.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
Рис.2 УГО IGBT
Рис.3 Схема замещения IGBT (а) и его
выходные вольт-амперные
характеристики (б)
Sэ – эквивалентная крутизна БТИЗ
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 3

4.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 3

5.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
7.2 Питание цепи базы биполярного транзистора и
температурная стабилизация рабочей точки
Рис.4 Схема питания цепи базы с фиксированным током
базы
Rб
Ek U Rб U бэ
Ek Rб I бо U бэ
Eк U бэ
;
I бо
Eк U бэ ;
Rб
Eк
I бо
Недостаток данной схемы: не может работать в широком диапазоне температур, т. к. сопротивление
эмиттерного перехода rэ очень сильно зависит от температуры.
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 4

6.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
Рис.5 Схема питания цепи базы с фиксированным напряжением
базы
.
U Rб " U эб
Ek U Rб U Rб
.
Ek Rб ( I бо I д )
Ek Rб ' ( I бо I Д ) U бэ
Ек U бэ
Rб
I бо I Д
'
Данная схема в диапазоне температур работает лучше, чем схема с фиксированным током базы,
однако для нормальной её работы необходима температурная стабилизация.
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 5

7.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
а)
б)
в)
Рис.6 Термостабилизация рабочей точки при помощи терморезистора
(б) и полупроводникового диода (в)
При нагревании сопротивление терморезистора уменьшается, что приводит к общему уменьшению
сопротивления включённых в параллель резисторов Rб`` и Rt. За счёт этого напряжение Uбэ будет
уменьшаться, эмиттерный переход призапираться, и рабочая точка сохраняет своё положение на
нагрузочной прямой.
При увеличении температуры сопротивление диодов в обратном включении будет уменьшаться за счёт
термогенерации носителей заряда в полупроводнике. Общее сопротивление включённых параллельно
резистора Rб`` и диода VD1 будет уменьшаться, что приведёт к уменьшению напряжения Uбэ, транзистор
призапирается и рабочая точка сохраняет своё положение.
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 6

8.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
Рис.7 Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по
постоянному напряжению
U кэ U Rб U бэ
U бэ U кэ U Rб , U Rб const
При увеличении температуры напряжение Uкэ уменьшается. Это уменьшение напряжения через цепь
обратной связи (ОС), состоящую из Rб, передаётся на базу транзистора. Напряжение Uбэ
уменьшается. Эмиттерный переход подзапирается, и рабочая точка сохраняет своё положение.
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 7

9.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
Рис.8 Термостабилизация рабочей точки при помощи ООС по постоянному току
При возрастании температуры увеличивается ток коллектора транзистора Iк, следовательно, и ток
эмиттера Iэ. За счёт этого URбэ будет уменьшаться. Uбэ ↑ = URб`` - URэ ↑, так как URб`` = Const.
Эмиттерный переход призапирается, и рабочая точка сохраняет своё положение. Так как изменение
напряжения на Rэ должно зависеть только от изменения температуры и не изменяться по закону
переменной составляющей усиливаемого сигнала, резистор Rэ шунтируется конденсатором большой
ёмкости, через который будет протекать переменная составляющая, а через Rэ будет протекать
постоянная составляющая тока.
1
Rэ
н сэ
«Твердотельная электроника».
лекция7
Курс лекций.
слайд 8

10.

Нижегородский государственный технический университет
Кафедра «Промышленная электроника»
That’s all
folks...
«Твердотельная электроника».
Курс лекций.