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  • 5. (BJTs)

    ,

  • , . , .

    1947 John Bardeen and Walter Brattain, William Shockley, @ Bell Labs () (Nobel prize 1956)

    1954 Texas Instruments ().

    166

    5.1

    () ()

  • , . , .

    To on, off,

    on, off

    . on, off

    (wafers) ().

    167

    ()

  • , . , .

    5.2

    168

    , , . :

    - .

    (interfacing) .

    .

    . .

    p-n-p n-p-n. -- . .

    . .

  • , . , .

    (Emitter)

    (Base) (

    ) (Collector)

    ( ) ( )

    169

    npn- Transistor pnp- Transistor

    p pn

    n np

  • , . , .

    e- ( ) .

    170

    5.3 Transistor

    n np

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

  • , . , .

    ( ) CB

    171

    n np

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

  • , . , .

    0,7V 0,3V

    172

    n np

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

  • , . , .

    173

    . .

    , (, ...)

    (J) (Jc). . , , , .

  • , . , .

    5.4 Transistor

    ( )

    EB,CB

    EB,CB

    EB CB

    174

    ( e-

    )

    p pnn np

    B

    CE

    B

    CE

    B

    CE

    B

    CE

    a. b. c.

    +

    -

    +

    - +

    -

    +

    -B

    CE

    B

    CE

    +

    -+

    - B

    CE

  • , . , .

    >0,7V ( ) e-

    e- ( ).

    e- .

    e- .

    175

    5.5

    +

    -+

    - B

    CE

  • , . , .

    CB

    . npn: . pnp : .

    (npn: e ) .

    CB (e )

    . . .

    176

    q(V0+VCB)

    q(V0-VBE)

    BE

    CB

  • , . , .

    177

    n np

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

  • , . , .

    >0,7V ( ) e-

    e-

    178

    n np

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -+

    - +

    -

    B

    CE

    >0,7V

    IB=IE-IC

  • , . , .

    179

    n n

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    -+

    - +

    -

    B

    CEp

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    >0,7V

    IB=IE-IC

    e- ( ), e- .

    .

  • , . , .

    5.6

    -pnp

    .

    IE IpE ( ) InE ( ). IpE/ InE JE p n- .

    . p-n-p . .

    IE =IpE +InE, JE JC . IPC1 IpE IpE - IPC1 . .

    180

  • , . , .

    npn

    181

    To JT

  • , . , .

    182

    JC Ic IC0. : InCo p n IpCo n p JC. :

    :

    .

    p-n-p IE IC0 IC.

    n-p-n .

    (2) IC0 (IE =0) :

    pCOnCOC0 III

    C CO pC1 C0 EI I I I I

  • , . , .

    (large-signal current gain) . 0,9-0,995. IE, VCB .

    (2) . . IC0 I-V . I0 IC0 V VC JC p n . :

    VC VT (4) (2).

    183

    C TV VC E COI I -I 1 e

    0I

    II

    E

    COC

  • , . , .

    5.7 dc

    DC

    :

    adc = IC / O

    , adc

    adc .

    ' ( EB, BC). rb. (50-150)

    () rb . , IBrb .

    rb . rb .

    184

    C

  • , . , .

    5.8 Early-

    . . . , . , JE () Jc . WB WB WB =WB-W, W .

    185

  • , . , .

    Early.

    VCB : VCB ( )

    . |VCB| IpC1 ( 2).

    H (pn) . pn 0 d V0. JE o IE |VCB|.

    VCB WB . Punch-through.

    186

  • , . , .

    5.9

    187

    , -- . - VCB.

    T : |VCB| IE Early VEB. |VCB|.

    . VBE 1V .

  • , . , .

    5.10

    188

    (active region)

    JC . IE =0. IC0 (mA nA Ge Si ). IE0 I IC (2). VCB IE. Early (. ) 0,5% |IC| |VCB|.

    (saturation region)

    VCB =0 IE =0 J , JC .

    J C .

    IC . pnp, JC .

    I J JC (cutoff region).

    active region

  • , . , .

    5.11 Tran(sfer Re)sistor

    189

    . Tran(sfer Re)sistor. .

    :BE VBB BC VCC

    IB , IC IE ( IC = IE 1)

    rE = ac

    IE = Vin/rE (Ohms Law)

    Vout = ICRC IERC

    out Vin

    VA

    V

    E C C CV

    E E E E

    I R R RA

    I r r r

  • , . , .

    O .

    .

    . VBE 0,7V .

    , .

    ,

    190

    RB

    n

    n

    p

    +

    -

    +

    - RC

    VBB

    VCC

    VCB

    VBE

    VCE

    +

    -

    +

    -

    +

    -

    - - - -- - - -- - - -- - - -- - - -- - - -- - - -- - - -- - - -- - - -

    >0,7V

    5.12

  • , . , .

    ICE / IBE (TRANSFERCHARACTERISTIC). hfe

    , . DC transistor, (dc CE) ,

    dc = IC /

    transistor 5% , , IB. , dc 20., dc 50 300. transistor dc 1000.

    191

    5.13 dc

  • , . , .

    192

    5.14

    . ( =50, C=10mA).

    ( Kirchhoff): IE=IC+IB ,

    IC= IC0-IE : -1

    I

    -1

    II BC0C

    -1

    BC0C II1I

    IB>>IC0 IC=IB. IC VCE. (. ). Early.

  • , . , .

    IE=IC+IB IC :

    193

    E B

    C C dc dc

    dcdc

    dc

    I I 1 11 1

    I I a

    a

    1

    a = IC/IE < 1

    b = IC/IB

  • , . , .

    =100

    IB= 10

    IC = 100(10 ) = 1 mA

    H VCE

    (

    )

    VBB IB= 20

    IC = 100(20 ) = 2 mA

    VCE

    VCE , ;

    ( ) :

    VCE= VCB + VBE = VCB + 0,7 V = 0 + 0,7V =0,7V. H VCB 0- ( )

    194

    ( ), VCE 1 V, .

    , .

  • , . , .

    IB=0 IB= IE-IC IE= IC.

    (.. 0,9 ) IC=10 IC0 . IB=0 JE.

    JC JE

    .

    ( volt) VCE=VBE-VBC, VCE

    IC VCE

    VCE 0,7V

    .

    IC : IC = dc

    VCE ( ) .

    195

  • , . , .

  • , . , .

  • , . , .

  • , . , .

  • , . , .

    5.15 DC

    (cutoff)

    = 0 C 0

    Maximum VCE=VCC Q ( )

    .

    .

    I(sat), ' , . RC VCC IC(sat) =IC(max)

    200

    CE satV : CC CE sat CC

    C sat

    C C

    c CC CE

    C sat

    B sat

    V V VI

    R R

    I 0 V V

    II

  • , . , .

    1mV peak

    R110k

    RL2.2k

    RC3.6k

    RE1k

    VCC+10V

    dc=200

    5.16

    dc , . (=200)

    To IB . ,

    transistor. :

    ac , ac. (-1800) ac :

    2

    1 2

    1 8.TH B CCR

    V V V VR R

    1 8 1 8. .ac dcV V

    T acV V V

    1 1.BE B E EV V V V V 6 04.C CC C CV V I R V

    201

  • , . , .

    202

  • , . , .

    203

    . .

    JC

    JE Jc . .

    , JC Ico. B = 0 c = (+1) Ico.

    L :

    +1. n-p-n Ic-VCE . B. B0. c B.

    IC=(+1)(C0+IL)

    5.17

  • , . , .

    , .

    0.7v . .

    , .

    . +1 :

    204

    5.18

  • , . , .

    . - , .

    VB . VB .

    5.19

    VB 0.7V ( < VC), VE = VB0.7 V.

    : VB + VB; VE VE + VE = VB + VB 0.7 V. VE = VB, VE/VB= 1. ( ) , .

    , . .

    205

  • , . , .

    ; : IE = IB. , : IE + IE = (IB + IB),

    IE/IB=

    (100), . . buffer . ;

    206

  • , . , .

    VBE 0.6 Volts . , , .

    VBE 0.7 Volts , - . , VBE=0.7 Volts .

    :

    207

    VBE(Volts) VCE (Volts)

    < 0.6

    VCE=0=C=0

    0.7 VCB>0 (npn) IC=hFEIB 0.7 VCE=0 IB ICSat / hFE

    :

    1. VBE 0,7 Volts , . 2. VCE .3. VBE, .

  • , . , .

    5.1

    208

    dc . :

    =(VBB-VBE)/RB= (10V-0.7V)/1.5M=6.2

    To dc dc :

    To transistor 2N3904 dc =125. dc ;

    C dc BI I 125 6 2 A 0 775mA. .

    CE CC C CV V I R 20 0 775mA 5k 16 1V, ,

    dc - :

  • , . , .

    5.2

    209

    To transistor 2N4401 dc = 80. dc

    :

    :

    dc transistor.

    20 mA - - 30 V, RB.

    CC

    C

    V 30V20mA

    R 1 5k.

    CCV 30V

  • , . , .

    5.3

    210

    IC VCE Q RB = 390 k dc = 80;

    CE CC C CV V I R 30V 6mA 1 5k 21V.

    CC BEB

    B

    V V 30V 0 7VI 75 1 A

    R 390k

    ..

    :

    C dc BI I 80 75 1 6mA. :

    :

    Q 6mA 21 V

    RB Q ' dc . RB Q .

  • , . , .

    5.4

    211

    , LED, transistor ; dc = 150, Vin transistor ; LED 2 V.

    transistor , , VCE . ' 1 k LED. transistor

    To dc , transistor ,

    , transistor ,

    CC LED

    LED C sat C

    C

    V V 20V 2VI I 18mA

    R 1k

    in B B BEV I R V 0 12mA 47k 0 7V 6 34V. . .

    C sat

    B sat

    dc

    I 18mAI 0 12mA

    150.

  • , . , .

    212

    (=100, IC0=20nA=2*10

    -15mA).

    VBB npn . .

    . Kirchoff : -5+200IB+VBE=0.

    ( ) VBE=0,7V :

    : IC00. :

    IB IC RC . 3K VCB .

    mA0215.0200

    7,05IB

    V85,27,01015,23V 0VVI310

    CB

    BECBC

    5.5

  • , . , .

    213

    R=50K. =100 IB IC.

    Kirchoff : -5+50IB+0,8=0 IB=4.2/50=0,084mA

    : -10+3IC+0,2=0 IC=9,8/3=3,27mA

    IB :

    IB=0,084> IBmin= 0,033mA .

    CB minI 3,27

    I 0,033mA100

    5.6