felvezeto eszkozok, aramkori elemek
DESCRIPTION
A gyengeáramú analóg erősítők tervezéséhez, méretezéséhez, megépítéséhez és méréses vizsgálatához elengedhetetlen a félvezető anyagok fizikai alapjainak ismerete. A szóba jöhető anyagok közül a kristályos szerkezetű szilárd testekre koncentrálunk.TRANSCRIPT
MUNKAANYAG
A koumlvetelmeacutenymodul megnevezeacutese
Elektronikai aacuteramkoumlroumlk tervezeacutese dokumentaacutelaacutesa
Meacuteszaacuteros Mikloacutes
Feacutelvezető eszkoumlzoumlk aacuteramkoumlri
elemek I
A koumlvetelmeacutenymodul szaacutema 0917-06 A tartalomelem azonosiacutetoacute szaacutema eacutes ceacutelcsoportja SzT-011-50
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
1
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
ESETFELVETEacuteS ndash MUNKAHELYZET
Uacutej munkahelyeacutenek szakmai profilja gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata A munkaacuteba aacutellaacutes előtt reacuteszt kell vennie egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon amelynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Az alaacutebbiakban segiacutetseacuteget kaphat a feacutelvezető alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez Tanulmaacutenyozza az alaacutebbi szakmai informaacutecioacutekat s oldja meg az oumlnellenőrző feladatokat
SZAKMAI INFORMAacuteCIOacuteTARTALOM
BEVEZETŐ A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacuteseacutehez meacuteretezeacuteseacutehez megeacutepiacuteteacuteseacutehez eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelataacutehoz elengedhetetlen a feacutelvezető anyagok fizikai alapjainak ismerete A szoacuteba joumlhető anyagok koumlzuumll a kristaacutelyos szerkezetű szilaacuterd testekre koncentraacutelunk felteacuterkeacutepezzuumlk a kuumlloumlnbseacuteget a vezető eacutes szigetelő anyagok koumlzoumltt Ehhez tisztaacutezni kell a szerkezeti feleacutepiacuteteacutest eacutes a legfontosabb jellemzőket A feacutelvezető anyagok tulajdonsaacutegainak megismereacuteseacutehez a toumllteacuteshordozoacutek eacutes energiasaacutevok kvantummechanikai toumlrveacutenyszerűseacutegein keresztuumll vezet az uacutet A feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes tranzisztorok megeacuterteacuteseacutenek alappilleacutere a PN aacutetmenetek szerkezete eacutes műkoumldeacutese Minden feacutelvezető eszkoumlzt karakterisztika rendszer jellemez A jelleggoumlrbeacutek szemleacuteletesseacute teszik az eszkoumlz műkoumldeacuteseacutet s előre vetiacutetik alkalmazaacutesi lehetőseacutegeiket
A FEacuteLVEZETŐK FIZIKAI ALAPJAI A szilaacuterd halmazaacutellapotuacute anyagokat kristaacutelyos anyagszerkezet jellemzi Az anyag belsejeacuteben szabaacutelyos teacuterben kristaacutelyraacutecsok csomoacutepontjaiban atomok helyezkednek el
Az alaacutebbiakban roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes koumlvetkezik az anyagok szerkezeteacuteről
Arisztoteleacutesz szerint 4 őselem leacutetezik a tűz a viacutez a levegő eacutes a foumlld Őstulajdonsaacutegok leacuteteznek s szerinte az őselemek veacuteguumll egymaacutesba aacutetalakulhatnak
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
2
Deacutemokritosz aproacute toumlmoumlr golyoacuteknak keacutepzelte el az atomokat Szerinte a vilaacutegban minden leacuteterőt oszthatatlan atomok eacutepiacutetenek fel s a vilaacutegot azonos minőseacutegű atomok alkotjaacutek
Dalton uacutegy gondolta hogy annyifeacutele atom van ahaacuteny elem leacutetezik Szerinte az atom egyseacuteges eacutes oszthatatlan s a halmazaacutellapotot az atomok koumlzoumltti taacutevolsaacuteg doumlnti el
Thomson uacutegy keacutepzelte hogy az atomok toumlmoumlr golyoacutek melyek pozitiacutev eacutes negatiacutev toumllteacutesű reacuteszekből aacutellnak Az ő neveacutehez koumlthető az elektronok felfedezeacutese Szerinte az atomok koumlzoumltt az elektronok mennyiseacutege tesz kuumlloumlnbseacuteget
Rutherford mondta ki előszoumlr hogy az atom atommagboacutel eacutes elektronburokboacutel eacutepuumll fel A naprendszerhez hasonliacutetotta az atomszerkezetet amely alapjaacuten az atommag koumlruumll elektronok keringenek
Bohr felfedezte hogy az elektron az atommagtoacutel csak meghataacuterozott taacutevolsaacutegra lehet s az alapaacutellapotuacute atomban csak meghataacuterozott energiaacuteval rendelkező elektronok leacuteteznek Szerinte a mag koumlruumlli elektronpaacutelyaacutek heacutejakat alkotnak A heacutejak kuumlloumlnboumlző energiaszintekkel rendelkeznek eacutes az atommaghoz legkoumlzelebb mindig a legkisebb energiaacutejuacute szint helyezkedik el
Sommerfeld Heisenberg eacutes Schroumldinger - vilaacuteghiacuterű tudoacutesok - a modern vilaacutegban a szaacutemiacutetaacutestechnika eredmeacutenyeire eacutepiacutetve kvantummechanikai atommodellt alkottak A kvantummechanika az atomi eacutes az atomon beluumlli rendszerek kidolgozaacutesaacutera szolgaacuteloacute elmeacutelet amely alapjaacuten az elektronpaacutelyaacutek csak diszkreacutet energiaeacuterteacutekeket vehetnek fel
A koumlvetkezőkben ceacutelszerű tisztaacutezni a teacutemakoumlrhoumlz illeszkedő neacutehaacuteny alapfogalmat
Atom a keacutemiai elem legkisebb reacutesze amely csak fizikai moacutedszerekkel bonthatoacute elemi reacuteszecskeacutekre (atommagra eacutes elektronszerkezetre) Az atomok koumlzoumltt vegyeacuterteacutekelektronok teremtenek kapcsolatot
Atommag pozitiacutev toumllteacutesű protonok + semleges toumllteacutesű neutronok oumlsszesseacutege
Kristaacutelyraacutecsok a szilaacuterd anyagokban az atomok oacuteriaacutesi mennyiseacutegben oumlsszekapcsoloacutedva szabaacutelyos teacuterbeli elrendeződeacutest kristaacutelyszerkezetet alkotnak
Toumllteacuteshordozoacutek anyagi reacuteszecskeacutek melyek elektromos toumllteacutessel rendelkeznek eacutes villamos erőteacuterben keacutepesek szabadon elmozdulni Feacutemkristaacutelyban elektronok gaacutezteacuterben eacutes elektrolitokban elektronok eacutes ionok feacutelvezető kristaacutelyban elektronok eacutes lyukak szerepelnek toumllteacuteshordozoacutekeacutent
Perioacutedusos rendszer a keacutemiai elemek atommag eacutes elektronheacutej konfiguraacutecioacute alapjaacuten toumlrteacutenő perioacutedusos taacuteblaacutezatba rendezeacutese Egy fuumlggőleges oszlopban hasonloacute tulajdonsaacuteguacute elemek talaacutelhatoacutek Az ismert elemeket Dimitrij Mengyelejev jellemző sajaacutetossaacutegaik eacutes atomsuacutelyuk alapjaacuten rendszerezte A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese az 1 aacutebraacuten a sziszteacutema megalkotoacuteja a 2 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
3
1 aacutebra A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese1
2 aacutebra Dimitrij Mengyelejev (1834 - 1907)2
Villamos szempontboacutel a szilaacuterd testek fajlagos vezetőkeacutepesseacuteguumlk (ɤ) eacuterteacuteke szerint vezetők szigetelők vagy feacutelvezetők lehetnek A felosztaacutest a 3 aacutebra tartalmazza
1 Forraacutes httpwwwhiradohu 2 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
4
3 aacutebra Vezetők feacutelvezetők szigetelők vezetőkeacutepesseacutege
Mindhaacuterom szilaacuterd anyagban az egyedi atomok diszkreacutet energiaeacuterteacutekei energiasaacutevokat (megengedett energiaszinteket) alkotnak amelyek koumlzoumltt tiltott saacutevok (tiltott energiaeacuterteacutekek) helyezkednek el A legkuumllső elektronpaacutelya energiaszintje a legnagyobb melyet vegyeacuterteacuteksaacutevnak (valenciasaacutevnak) neveznek A vegyeacuterteacuteksaacutevban vegyeacuterteacutekelektronok (valenciaelektronok) helyezkednek el Az atomot adott nagysaacuteguacute energiaacuteval gerjesztve a vegyeacuterteacutekelektronok kiszakadnak az addigi koumlteleacutekből eacutes nagyobb energiaszintre vezeteacutesi saacutevba keruumllnek A vezeteacutesi saacutevba keruumllt vezeteacutesi elektronok szabad toumllteacuteshordozoacutek melyek mozgaacutesuk soraacuten noumlvelik az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet A vegyeacuterteacutek- eacutes a vezeteacutesi saacutev koumlzoumltti tiltott saacutev nagysaacutega hataacuterozza meg az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet
Az energiasaacutevok szerkezeteacutet szilaacuterd halmazaacutellapotuacute vezető feacutelvezető eacutes szigetelő anyagok eseteacuten a 4 aacutebra szemleacutelteti Megfigyelhető az aacutebraacuten a tiltott saacutev noumlvekedeacutese
4 aacutebra Szilaacuterd testek energiasaacutevjai
Elektronvolt az atomfizika energiaegyseacutege 1 eV = mozgaacutesi energia amelyre 1 Volt gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera tesz szert az elektron 1 eV = 16 10-19 Joule
Vegyeacuterteacutekelektronok az atom kuumllső heacutejaacuten talaacutelhatoacute elektronok amelyek reacuteszt vesznek maacutes atommal valoacute koumlteacutesek kialakiacutetaacutesaacuteban
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
1
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
ESETFELVETEacuteS ndash MUNKAHELYZET
Uacutej munkahelyeacutenek szakmai profilja gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata A munkaacuteba aacutellaacutes előtt reacuteszt kell vennie egy speciaacutelis szakmai tanfolyamon amelynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Az alaacutebbiakban segiacutetseacuteget kaphat a feacutelvezető alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez Tanulmaacutenyozza az alaacutebbi szakmai informaacutecioacutekat s oldja meg az oumlnellenőrző feladatokat
SZAKMAI INFORMAacuteCIOacuteTARTALOM
BEVEZETŐ A gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacuteseacutehez meacuteretezeacuteseacutehez megeacutepiacuteteacuteseacutehez eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelataacutehoz elengedhetetlen a feacutelvezető anyagok fizikai alapjainak ismerete A szoacuteba joumlhető anyagok koumlzuumll a kristaacutelyos szerkezetű szilaacuterd testekre koncentraacutelunk felteacuterkeacutepezzuumlk a kuumlloumlnbseacuteget a vezető eacutes szigetelő anyagok koumlzoumltt Ehhez tisztaacutezni kell a szerkezeti feleacutepiacuteteacutest eacutes a legfontosabb jellemzőket A feacutelvezető anyagok tulajdonsaacutegainak megismereacuteseacutehez a toumllteacuteshordozoacutek eacutes energiasaacutevok kvantummechanikai toumlrveacutenyszerűseacutegein keresztuumll vezet az uacutet A feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes tranzisztorok megeacuterteacuteseacutenek alappilleacutere a PN aacutetmenetek szerkezete eacutes műkoumldeacutese Minden feacutelvezető eszkoumlzt karakterisztika rendszer jellemez A jelleggoumlrbeacutek szemleacuteletesseacute teszik az eszkoumlz műkoumldeacuteseacutet s előre vetiacutetik alkalmazaacutesi lehetőseacutegeiket
A FEacuteLVEZETŐK FIZIKAI ALAPJAI A szilaacuterd halmazaacutellapotuacute anyagokat kristaacutelyos anyagszerkezet jellemzi Az anyag belsejeacuteben szabaacutelyos teacuterben kristaacutelyraacutecsok csomoacutepontjaiban atomok helyezkednek el
Az alaacutebbiakban roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes koumlvetkezik az anyagok szerkezeteacuteről
Arisztoteleacutesz szerint 4 őselem leacutetezik a tűz a viacutez a levegő eacutes a foumlld Őstulajdonsaacutegok leacuteteznek s szerinte az őselemek veacuteguumll egymaacutesba aacutetalakulhatnak
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
2
Deacutemokritosz aproacute toumlmoumlr golyoacuteknak keacutepzelte el az atomokat Szerinte a vilaacutegban minden leacuteterőt oszthatatlan atomok eacutepiacutetenek fel s a vilaacutegot azonos minőseacutegű atomok alkotjaacutek
Dalton uacutegy gondolta hogy annyifeacutele atom van ahaacuteny elem leacutetezik Szerinte az atom egyseacuteges eacutes oszthatatlan s a halmazaacutellapotot az atomok koumlzoumltti taacutevolsaacuteg doumlnti el
Thomson uacutegy keacutepzelte hogy az atomok toumlmoumlr golyoacutek melyek pozitiacutev eacutes negatiacutev toumllteacutesű reacuteszekből aacutellnak Az ő neveacutehez koumlthető az elektronok felfedezeacutese Szerinte az atomok koumlzoumltt az elektronok mennyiseacutege tesz kuumlloumlnbseacuteget
Rutherford mondta ki előszoumlr hogy az atom atommagboacutel eacutes elektronburokboacutel eacutepuumll fel A naprendszerhez hasonliacutetotta az atomszerkezetet amely alapjaacuten az atommag koumlruumll elektronok keringenek
Bohr felfedezte hogy az elektron az atommagtoacutel csak meghataacuterozott taacutevolsaacutegra lehet s az alapaacutellapotuacute atomban csak meghataacuterozott energiaacuteval rendelkező elektronok leacuteteznek Szerinte a mag koumlruumlli elektronpaacutelyaacutek heacutejakat alkotnak A heacutejak kuumlloumlnboumlző energiaszintekkel rendelkeznek eacutes az atommaghoz legkoumlzelebb mindig a legkisebb energiaacutejuacute szint helyezkedik el
Sommerfeld Heisenberg eacutes Schroumldinger - vilaacuteghiacuterű tudoacutesok - a modern vilaacutegban a szaacutemiacutetaacutestechnika eredmeacutenyeire eacutepiacutetve kvantummechanikai atommodellt alkottak A kvantummechanika az atomi eacutes az atomon beluumlli rendszerek kidolgozaacutesaacutera szolgaacuteloacute elmeacutelet amely alapjaacuten az elektronpaacutelyaacutek csak diszkreacutet energiaeacuterteacutekeket vehetnek fel
A koumlvetkezőkben ceacutelszerű tisztaacutezni a teacutemakoumlrhoumlz illeszkedő neacutehaacuteny alapfogalmat
Atom a keacutemiai elem legkisebb reacutesze amely csak fizikai moacutedszerekkel bonthatoacute elemi reacuteszecskeacutekre (atommagra eacutes elektronszerkezetre) Az atomok koumlzoumltt vegyeacuterteacutekelektronok teremtenek kapcsolatot
Atommag pozitiacutev toumllteacutesű protonok + semleges toumllteacutesű neutronok oumlsszesseacutege
Kristaacutelyraacutecsok a szilaacuterd anyagokban az atomok oacuteriaacutesi mennyiseacutegben oumlsszekapcsoloacutedva szabaacutelyos teacuterbeli elrendeződeacutest kristaacutelyszerkezetet alkotnak
Toumllteacuteshordozoacutek anyagi reacuteszecskeacutek melyek elektromos toumllteacutessel rendelkeznek eacutes villamos erőteacuterben keacutepesek szabadon elmozdulni Feacutemkristaacutelyban elektronok gaacutezteacuterben eacutes elektrolitokban elektronok eacutes ionok feacutelvezető kristaacutelyban elektronok eacutes lyukak szerepelnek toumllteacuteshordozoacutekeacutent
Perioacutedusos rendszer a keacutemiai elemek atommag eacutes elektronheacutej konfiguraacutecioacute alapjaacuten toumlrteacutenő perioacutedusos taacuteblaacutezatba rendezeacutese Egy fuumlggőleges oszlopban hasonloacute tulajdonsaacuteguacute elemek talaacutelhatoacutek Az ismert elemeket Dimitrij Mengyelejev jellemző sajaacutetossaacutegaik eacutes atomsuacutelyuk alapjaacuten rendszerezte A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese az 1 aacutebraacuten a sziszteacutema megalkotoacuteja a 2 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
3
1 aacutebra A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese1
2 aacutebra Dimitrij Mengyelejev (1834 - 1907)2
Villamos szempontboacutel a szilaacuterd testek fajlagos vezetőkeacutepesseacuteguumlk (ɤ) eacuterteacuteke szerint vezetők szigetelők vagy feacutelvezetők lehetnek A felosztaacutest a 3 aacutebra tartalmazza
1 Forraacutes httpwwwhiradohu 2 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
4
3 aacutebra Vezetők feacutelvezetők szigetelők vezetőkeacutepesseacutege
Mindhaacuterom szilaacuterd anyagban az egyedi atomok diszkreacutet energiaeacuterteacutekei energiasaacutevokat (megengedett energiaszinteket) alkotnak amelyek koumlzoumltt tiltott saacutevok (tiltott energiaeacuterteacutekek) helyezkednek el A legkuumllső elektronpaacutelya energiaszintje a legnagyobb melyet vegyeacuterteacuteksaacutevnak (valenciasaacutevnak) neveznek A vegyeacuterteacuteksaacutevban vegyeacuterteacutekelektronok (valenciaelektronok) helyezkednek el Az atomot adott nagysaacuteguacute energiaacuteval gerjesztve a vegyeacuterteacutekelektronok kiszakadnak az addigi koumlteleacutekből eacutes nagyobb energiaszintre vezeteacutesi saacutevba keruumllnek A vezeteacutesi saacutevba keruumllt vezeteacutesi elektronok szabad toumllteacuteshordozoacutek melyek mozgaacutesuk soraacuten noumlvelik az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet A vegyeacuterteacutek- eacutes a vezeteacutesi saacutev koumlzoumltti tiltott saacutev nagysaacutega hataacuterozza meg az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet
Az energiasaacutevok szerkezeteacutet szilaacuterd halmazaacutellapotuacute vezető feacutelvezető eacutes szigetelő anyagok eseteacuten a 4 aacutebra szemleacutelteti Megfigyelhető az aacutebraacuten a tiltott saacutev noumlvekedeacutese
4 aacutebra Szilaacuterd testek energiasaacutevjai
Elektronvolt az atomfizika energiaegyseacutege 1 eV = mozgaacutesi energia amelyre 1 Volt gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera tesz szert az elektron 1 eV = 16 10-19 Joule
Vegyeacuterteacutekelektronok az atom kuumllső heacutejaacuten talaacutelhatoacute elektronok amelyek reacuteszt vesznek maacutes atommal valoacute koumlteacutesek kialakiacutetaacutesaacuteban
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
2
Deacutemokritosz aproacute toumlmoumlr golyoacuteknak keacutepzelte el az atomokat Szerinte a vilaacutegban minden leacuteterőt oszthatatlan atomok eacutepiacutetenek fel s a vilaacutegot azonos minőseacutegű atomok alkotjaacutek
Dalton uacutegy gondolta hogy annyifeacutele atom van ahaacuteny elem leacutetezik Szerinte az atom egyseacuteges eacutes oszthatatlan s a halmazaacutellapotot az atomok koumlzoumltti taacutevolsaacuteg doumlnti el
Thomson uacutegy keacutepzelte hogy az atomok toumlmoumlr golyoacutek melyek pozitiacutev eacutes negatiacutev toumllteacutesű reacuteszekből aacutellnak Az ő neveacutehez koumlthető az elektronok felfedezeacutese Szerinte az atomok koumlzoumltt az elektronok mennyiseacutege tesz kuumlloumlnbseacuteget
Rutherford mondta ki előszoumlr hogy az atom atommagboacutel eacutes elektronburokboacutel eacutepuumll fel A naprendszerhez hasonliacutetotta az atomszerkezetet amely alapjaacuten az atommag koumlruumll elektronok keringenek
Bohr felfedezte hogy az elektron az atommagtoacutel csak meghataacuterozott taacutevolsaacutegra lehet s az alapaacutellapotuacute atomban csak meghataacuterozott energiaacuteval rendelkező elektronok leacuteteznek Szerinte a mag koumlruumlli elektronpaacutelyaacutek heacutejakat alkotnak A heacutejak kuumlloumlnboumlző energiaszintekkel rendelkeznek eacutes az atommaghoz legkoumlzelebb mindig a legkisebb energiaacutejuacute szint helyezkedik el
Sommerfeld Heisenberg eacutes Schroumldinger - vilaacuteghiacuterű tudoacutesok - a modern vilaacutegban a szaacutemiacutetaacutestechnika eredmeacutenyeire eacutepiacutetve kvantummechanikai atommodellt alkottak A kvantummechanika az atomi eacutes az atomon beluumlli rendszerek kidolgozaacutesaacutera szolgaacuteloacute elmeacutelet amely alapjaacuten az elektronpaacutelyaacutek csak diszkreacutet energiaeacuterteacutekeket vehetnek fel
A koumlvetkezőkben ceacutelszerű tisztaacutezni a teacutemakoumlrhoumlz illeszkedő neacutehaacuteny alapfogalmat
Atom a keacutemiai elem legkisebb reacutesze amely csak fizikai moacutedszerekkel bonthatoacute elemi reacuteszecskeacutekre (atommagra eacutes elektronszerkezetre) Az atomok koumlzoumltt vegyeacuterteacutekelektronok teremtenek kapcsolatot
Atommag pozitiacutev toumllteacutesű protonok + semleges toumllteacutesű neutronok oumlsszesseacutege
Kristaacutelyraacutecsok a szilaacuterd anyagokban az atomok oacuteriaacutesi mennyiseacutegben oumlsszekapcsoloacutedva szabaacutelyos teacuterbeli elrendeződeacutest kristaacutelyszerkezetet alkotnak
Toumllteacuteshordozoacutek anyagi reacuteszecskeacutek melyek elektromos toumllteacutessel rendelkeznek eacutes villamos erőteacuterben keacutepesek szabadon elmozdulni Feacutemkristaacutelyban elektronok gaacutezteacuterben eacutes elektrolitokban elektronok eacutes ionok feacutelvezető kristaacutelyban elektronok eacutes lyukak szerepelnek toumllteacuteshordozoacutekeacutent
Perioacutedusos rendszer a keacutemiai elemek atommag eacutes elektronheacutej konfiguraacutecioacute alapjaacuten toumlrteacutenő perioacutedusos taacuteblaacutezatba rendezeacutese Egy fuumlggőleges oszlopban hasonloacute tulajdonsaacuteguacute elemek talaacutelhatoacutek Az ismert elemeket Dimitrij Mengyelejev jellemző sajaacutetossaacutegaik eacutes atomsuacutelyuk alapjaacuten rendszerezte A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese az 1 aacutebraacuten a sziszteacutema megalkotoacuteja a 2 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
3
1 aacutebra A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese1
2 aacutebra Dimitrij Mengyelejev (1834 - 1907)2
Villamos szempontboacutel a szilaacuterd testek fajlagos vezetőkeacutepesseacuteguumlk (ɤ) eacuterteacuteke szerint vezetők szigetelők vagy feacutelvezetők lehetnek A felosztaacutest a 3 aacutebra tartalmazza
1 Forraacutes httpwwwhiradohu 2 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
4
3 aacutebra Vezetők feacutelvezetők szigetelők vezetőkeacutepesseacutege
Mindhaacuterom szilaacuterd anyagban az egyedi atomok diszkreacutet energiaeacuterteacutekei energiasaacutevokat (megengedett energiaszinteket) alkotnak amelyek koumlzoumltt tiltott saacutevok (tiltott energiaeacuterteacutekek) helyezkednek el A legkuumllső elektronpaacutelya energiaszintje a legnagyobb melyet vegyeacuterteacuteksaacutevnak (valenciasaacutevnak) neveznek A vegyeacuterteacuteksaacutevban vegyeacuterteacutekelektronok (valenciaelektronok) helyezkednek el Az atomot adott nagysaacuteguacute energiaacuteval gerjesztve a vegyeacuterteacutekelektronok kiszakadnak az addigi koumlteleacutekből eacutes nagyobb energiaszintre vezeteacutesi saacutevba keruumllnek A vezeteacutesi saacutevba keruumllt vezeteacutesi elektronok szabad toumllteacuteshordozoacutek melyek mozgaacutesuk soraacuten noumlvelik az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet A vegyeacuterteacutek- eacutes a vezeteacutesi saacutev koumlzoumltti tiltott saacutev nagysaacutega hataacuterozza meg az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet
Az energiasaacutevok szerkezeteacutet szilaacuterd halmazaacutellapotuacute vezető feacutelvezető eacutes szigetelő anyagok eseteacuten a 4 aacutebra szemleacutelteti Megfigyelhető az aacutebraacuten a tiltott saacutev noumlvekedeacutese
4 aacutebra Szilaacuterd testek energiasaacutevjai
Elektronvolt az atomfizika energiaegyseacutege 1 eV = mozgaacutesi energia amelyre 1 Volt gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera tesz szert az elektron 1 eV = 16 10-19 Joule
Vegyeacuterteacutekelektronok az atom kuumllső heacutejaacuten talaacutelhatoacute elektronok amelyek reacuteszt vesznek maacutes atommal valoacute koumlteacutesek kialakiacutetaacutesaacuteban
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
3
1 aacutebra A perioacutedusos rendszer feleacutepiacuteteacutese1
2 aacutebra Dimitrij Mengyelejev (1834 - 1907)2
Villamos szempontboacutel a szilaacuterd testek fajlagos vezetőkeacutepesseacuteguumlk (ɤ) eacuterteacuteke szerint vezetők szigetelők vagy feacutelvezetők lehetnek A felosztaacutest a 3 aacutebra tartalmazza
1 Forraacutes httpwwwhiradohu 2 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
4
3 aacutebra Vezetők feacutelvezetők szigetelők vezetőkeacutepesseacutege
Mindhaacuterom szilaacuterd anyagban az egyedi atomok diszkreacutet energiaeacuterteacutekei energiasaacutevokat (megengedett energiaszinteket) alkotnak amelyek koumlzoumltt tiltott saacutevok (tiltott energiaeacuterteacutekek) helyezkednek el A legkuumllső elektronpaacutelya energiaszintje a legnagyobb melyet vegyeacuterteacuteksaacutevnak (valenciasaacutevnak) neveznek A vegyeacuterteacuteksaacutevban vegyeacuterteacutekelektronok (valenciaelektronok) helyezkednek el Az atomot adott nagysaacuteguacute energiaacuteval gerjesztve a vegyeacuterteacutekelektronok kiszakadnak az addigi koumlteleacutekből eacutes nagyobb energiaszintre vezeteacutesi saacutevba keruumllnek A vezeteacutesi saacutevba keruumllt vezeteacutesi elektronok szabad toumllteacuteshordozoacutek melyek mozgaacutesuk soraacuten noumlvelik az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet A vegyeacuterteacutek- eacutes a vezeteacutesi saacutev koumlzoumltti tiltott saacutev nagysaacutega hataacuterozza meg az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet
Az energiasaacutevok szerkezeteacutet szilaacuterd halmazaacutellapotuacute vezető feacutelvezető eacutes szigetelő anyagok eseteacuten a 4 aacutebra szemleacutelteti Megfigyelhető az aacutebraacuten a tiltott saacutev noumlvekedeacutese
4 aacutebra Szilaacuterd testek energiasaacutevjai
Elektronvolt az atomfizika energiaegyseacutege 1 eV = mozgaacutesi energia amelyre 1 Volt gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera tesz szert az elektron 1 eV = 16 10-19 Joule
Vegyeacuterteacutekelektronok az atom kuumllső heacutejaacuten talaacutelhatoacute elektronok amelyek reacuteszt vesznek maacutes atommal valoacute koumlteacutesek kialakiacutetaacutesaacuteban
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
4
3 aacutebra Vezetők feacutelvezetők szigetelők vezetőkeacutepesseacutege
Mindhaacuterom szilaacuterd anyagban az egyedi atomok diszkreacutet energiaeacuterteacutekei energiasaacutevokat (megengedett energiaszinteket) alkotnak amelyek koumlzoumltt tiltott saacutevok (tiltott energiaeacuterteacutekek) helyezkednek el A legkuumllső elektronpaacutelya energiaszintje a legnagyobb melyet vegyeacuterteacuteksaacutevnak (valenciasaacutevnak) neveznek A vegyeacuterteacuteksaacutevban vegyeacuterteacutekelektronok (valenciaelektronok) helyezkednek el Az atomot adott nagysaacuteguacute energiaacuteval gerjesztve a vegyeacuterteacutekelektronok kiszakadnak az addigi koumlteleacutekből eacutes nagyobb energiaszintre vezeteacutesi saacutevba keruumllnek A vezeteacutesi saacutevba keruumllt vezeteacutesi elektronok szabad toumllteacuteshordozoacutek melyek mozgaacutesuk soraacuten noumlvelik az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet A vegyeacuterteacutek- eacutes a vezeteacutesi saacutev koumlzoumltti tiltott saacutev nagysaacutega hataacuterozza meg az anyag vezetőkeacutepesseacutegeacutet
Az energiasaacutevok szerkezeteacutet szilaacuterd halmazaacutellapotuacute vezető feacutelvezető eacutes szigetelő anyagok eseteacuten a 4 aacutebra szemleacutelteti Megfigyelhető az aacutebraacuten a tiltott saacutev noumlvekedeacutese
4 aacutebra Szilaacuterd testek energiasaacutevjai
Elektronvolt az atomfizika energiaegyseacutege 1 eV = mozgaacutesi energia amelyre 1 Volt gyorsiacutetoacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera tesz szert az elektron 1 eV = 16 10-19 Joule
Vegyeacuterteacutekelektronok az atom kuumllső heacutejaacuten talaacutelhatoacute elektronok amelyek reacuteszt vesznek maacutes atommal valoacute koumlteacutesek kialakiacutetaacutesaacuteban
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
5
Vegyeacuterteacuteksaacutev (valenciasaacutev) az atom legkuumllső paacutelyaacutejaacutenak energiaszintje mely maximaacutelis eacuterteacutekű A keacutemiai koumlteacutesben leacutevő elektronok saacutevja
Tiltott saacutev a vegyeacuterteacuteksaacutev eacutes a valenciasaacutev koumlzoumltti energiaeacuterteacutekek saacutevja Tiltott energiaeacuterteacutekek melyeket az elektronok nem vehetnek fel
Vezeteacutesi saacutev gerjeszteacutes hataacutesaacutera atomi koumltoumlttseacuteguumlkből kiszabadult szabad toumllteacuteshordozoacutekkeacutent viselkedő elektronok saacutevja
Vezetőkneacutel gyakorlatilag a tiltott saacutev szeacutelesseacutege nulla iacutegy igen sok az anyagban a vezeteacutesi elektron
Szigetelőkneacutel a tiltott zoacutena igen nagy vezeteacutesi elektronok gyakorlatilag nem keacutepződnek ezeacutert vezetőkeacutepesseacuteguumlk nulla
A feacutelvezetők szobahőmeacuterseacutekleten vegytiszta aacutellapotban gyakorlatilag szigetelők A hőmeacuterseacuteklet noumlveleacuteseacutevel illetve szennyezeacutessel igen sok vezeteacutesi elektron keletkezik s megnoumlvekszik a vezetőkeacutepesseacuteg
A leggyakrabban hasznaacutelt szilaacuterd feacutelvezetők sziliacutecium (Si) germaacutenium (Ge) Mindkeacutet feacutelvezető anyag a perioacutedusos rendszer IV A csoportjaacuteba tartozik A keacutet feacutelvezető anyag feacutenykeacutepe az 5 aacutebraacuten laacutethatoacute
5 aacutebra Germaacutenium eacutes sziliacutecium kristaacutely3
A sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepeacutet a 6 aacutebra szemleacutelteti Az aacutebraacuten a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacutecium kristaacutelyban minden atomot 4 szomszeacutedos atom vesz koumlruumll s minden atom 4 vegyeacuterteacutekelektronnal rendelkezik
3 Forraacutes httphuwikipediaorg
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
6
6 aacutebra Sziliacutecium kristaacutelyraacutecs siacutekbeli keacutepe
Szennyezeacutes az erős hőfuumlggeacutesű tiszta feacutelvezetők alacsony vezetőkeacutepesseacutege idegen atomok hozzaacuteadaacutesaacuteval noumlvelhető Gyakorlatilag a szennyezeacutes meacuterteacuteke igen kicsi mindoumlssze 10ndash5 10ndash6 -os Ugyanakkor a szennyezeacutes a szabad toumllteacuteshordozoacutek szaacutemaacutet a termikus toumllteacuteshordozoacutek mennyiseacutegeacutehez keacutepest 103 - 106 - szorosaacutera noumlveli
Donor (N-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 5 vegyeacuterteacutekű atomokat (foszfor antimon arzeacuten bizmut) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera szabad elektronok joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 7 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 5 vegyeacuterteacutekű foszfor atomok szennyezik
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
7
7 aacutebra Donor tiacutepusuacute szennyezeacutes
Akceptor (P-tiacutepusuacute) szennyezeacutes a 4 vegyeacuterteacutekű Si kristaacutelyhoz 3 vegyeacuterteacutekű atomokat (boacuter alumiacutenium indium gallium) adnak A szennyezeacutes hataacutesaacutera elektronhiaacutenyt jelentő lyukak joumlnnek leacutetre a kristaacutelyban Ilyenkor a kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok a toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak A szennyezeacutest a 8 aacutebra szemleacutelteti a 4 vegyeacuterteacutekű sziliacuteciumot 3 vegyeacuterteacutekű boacuter atomok szennyezik
8 aacutebra Akceptor tiacutepusuacute szennyezeacutes
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
8
Homogeacuten szennyezettseacutegű feacutelvezetőkben a toumllteacuteshordozoacutek mozgaacutesaacutenak okai a koumlvetkezők hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes a toumllteacuteshordozoacutek vaacuteltozoacute eloszlaacutesuacute koncentraacutecioacuteja belső vagy kuumllső villamos erőteacuter jelenleacutete A hőmeacuterseacutekletvaacuteltozaacutes hőmozgaacutest azaz a toumllteacuteshordozoacutek rendezetlen veacuteletlenszerű mozgaacutesaacutet okozza A maacutesik keacutet ok rendezett mozgaacutesokhoz aacuteramok kialakulaacutesaacutehoz vezet Iacutegy joumln leacutetre a diffuacutezioacutes illetve a drift (sodroacutedaacutesi) aacuteram
Diffuacutezioacutes aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacuteg okoz
Drift aacuteram (sodroacutedaacutesi aacuteram) hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
Rekombinaacutecioacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK
1 A feacutelvezető dioacuteda feleacutepiacuteteacutese műkoumldeacutese
Feacutelvezető dioacuteda elektronikai feacutelvezető eszkoumlz amely zaacutert tokban keacutet kivezeteacutessel (katoacuted - anoacuted) ellaacutetva egy db PN aacutetmenetet tartalmaz Jeloumlleacutese a 9 aacutebraacuten laacutethatoacute
9 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda aacuteramkoumlri jeloumlleacutese
PN aacutetmenet egy N-tiacutepusuacute eacutes egy P-tiacutepusuacute feacutelvezető talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a szennyező atomok eloszlaacutesa megvaacuteltozik s a keacutet kuumlloumlnboumlző szennyezettseacutegű anyag hataacuteraacuten leacutetrejoumln egy neacutehaacuteny microm vastagsaacuteguacute saacutev A keacutet reacuteteg talaacutelkozaacutesaacutenaacutel a toumllteacuteshordozoacutek koncentraacutecioacutekuumlloumlnbseacutege diffuacutezioacutes aacuteramlaacutest hoz leacutetre Az N reacutetegből elektronok a P reacutetegből lyukak diffundaacutelnak aacutet a PN aacutetmeneten keresztuumll az ellenteacutetes reacutetegbe ahol rekombinaacutecioacute megy veacutegbe megszűnnek a szabad toumllteacuteshordozoacutek s a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten leacutetrejoumln a kiuumlriacutetett reacuteteg Az eredeti aacutellapotot eacutes a diffundaacutelaacutes - rekombinaacuteloacutedaacutes utaacuteni helyzetet szemleacutelteti a 10-11 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
9
10 aacutebra PN aacutetmenet feacutelvezetőkben
11 aacutebra A teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny kialakulaacutesa
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
10
Egy PN aacutetmenetre nyitoacute- vagy zaacuteroacuteiraacutenyban lehet kuumllső feszuumlltseacuteget kapcsolni A keacutetfeacutele előfesziacuteteacutes hataacutesaacutera egyeniraacutenyiacutetoacute hataacutes joumln leacutetre
Nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest pozitiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen kicsi vezetőkeacutent viselkedik Nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram joumln leacutetre A 12 aacutebra a feacutelvezető dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacutenak felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest tartalmazza
12 aacutebra A nyitoacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
Zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes a P reacutetegre (anoacutedra) az N reacuteteghez (katoacutedhoz) keacutepest negatiacutev feszuumlltseacuteget kapcsolnak A dioacuteda ellenaacutellaacutesa igen nagy ellenaacutellaacuteskeacutent viselkedik A zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztika felveacuteteleacutere szolgaacuteloacute oumlsszeaacutelliacutetaacutes a 13 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
11
13 aacutebra A zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes aacuteramkoumlri megoldaacutesa
A fenti keacutet meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutes segiacutetseacutegeacutevel a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja felvehető A 14 aacutebraacuten laacutethatoacute oumlsszetett dioacuteda jelleggoumlrbeacuten neacutegyfeacutele jellegzetes tartomaacuteny kuumlloumlnboumlztethető meg Nevezetesen
I Letoumlreacutesi tartomaacuteny kis zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutegvaacuteltozaacutes hataacutesaacutera nagy aacuteramvaacuteltozaacutes leacutep fel ezen a szakaszon ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutesa gyakorlatilag nulla A PN aacutetmeneten ilyenkor nagy visszaacuteram leacutephet fel ezeacutert a tuacutelterheleacutes ellen veacutedekezni kell
II Zaacuteraacutesi tartomaacuteny ezen a szakaszon a visszaacuteram igen kicsi ezeacutert a dioacuteda egyenaacuteramuacute- eacutes differenciaacutelis ellenaacutellaacutes igen nagy a dioacuteda egyenfeszuumlltseacuteg eseteacuten gyakorlatilag szakadaacuteskeacutent viselkedik
III Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - exponenciaacutelis szakasz ebben a tartomaacutenyban a nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteram exponenciaacutelisan noumlvekszik s egyre kisebb a dioacuteda egyenaacuteramuacute ellenaacutellaacutesa A tartomaacuteny hataacutera az uacuten kuumlszoumlbfeszuumlltseacutegig tart melynek eacuterteacuteke 300 mV (Ge) 700 mV (Si)
IV Nyitoacuteiraacutenyuacute tartomaacuteny - lineaacuteris szakasz a dioacuteda nyitoacuteiraacutenyuacute aacuteramaacutenak vaacuteltozaacutesa gyakorlatilag nem fuumlgg a nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg vaacuteltozaacutesaacutetoacutel
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
12
14 aacutebra A feacutelvezető dioacuteda karakterisztikaacuteja
A műszaki gyakorlatban igen sokfeacutele feacutelvezető dioacutedaacutet alkalmaznak Az egyes dioacuteda fajtaacutek feleacutepiacuteteacutesuumlkben belső szerkezetuumlkben anyagukban szennyezeacutesuumlkben eacutes karakterisztikaacutejukban kuumlloumlnboumlznek egymaacutestoacutel Betoumlltoumltt funkcioacuteik eacutes felhasznaacutelaacutesi teruumlleteik igen szerteaacutegazoacuteak Legjellegzetesebb fajtaacutei egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda Zener-dioacuteda kapacitaacutesdioacuteda tűsdioacuteda Schottky-dioacuteda eacutes alaguacutetdioacuteda Leacuteteznek fotoacutedioacutedaacutek eacutes feacutenyemittaacuteloacute dioacutedaacutek is melyekkel elsősorban az optoelektronika foglalkozik
Egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda feleacutepiacuteteacutese megegyezik az eddig taacutergyaltakkal Az eszkoumlzt alapvetően a vaacuteltakozoacute aacuteram egyeniraacutenyiacutetaacutesaacutera tehaacutet a vaacuteltakozoacute aacuteram egyenaacuterammaacute toumlrteacutenő aacutetalakiacutetaacutesaacutera alkalmazzaacutek Kihasznaacuteljaacutek azon tulajdonsaacutegaacutet hogy nyitoacuteiraacutenyban igen kicsi zaacuteroacuteiraacutenyban pedig nagy az ellenaacutellaacutesa Teljesiacutetmeacutenydioacutedaacutekat ma maacuter szinte kizaacuteroacutelag sziliacutecium alapanyagboacutel gyaacutertanak
Zener-dioacuteda műkoumldeacutese azon alapszik hogy a letoumlreacutesi tartomaacutenyban a zaacuteroacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacutege koumlzeliacutetőleg aacutellandoacute eacuterteacutekű A műkoumldeacutes soraacuten lavina effektus leacutep fel melyneacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel koumltoumltt aacutellapotukboacutel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik A kuumlloumlnleges szennyezeacutesű sziliacutecium alapanyagboacutel keacuteszuumllt dioacutedaacutet a műszaki gyakorlatban feszuumlltseacutegstabilizaacutelaacutesra eacutes feszuumlltseacuteghataacuterolaacutesra alkalmazzaacutek A 15 aacutebra a műkoumldeacutesi tartomaacutenyban bemutatja a dioacuteda karakterisztikaacutejaacutet eacutes aacuteramkoumlri jeleacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
13
15 aacutebra A Zener dioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes aacuteramkoumlri rajzjele
Kapacitaacutesdioacuteda (varikap dioacuteda) műkoumldeacutese azon alapszik hogy a PN aacutetmenet keacutet oldalaacuten talaacutelhatoacute kuumlloumlnboumlző előjelű toumllteacuteshordozoacutek paacuteronkeacutent elemi kapacitaacutesokat keacutepeznek s iacutegy a teacutertoumllteacutesi tartomaacuteny a dioacutedaacuteval paacuterhuzamosan kapcsolt kondenzaacutetorkeacutent viselkedik (a szabvaacutenyos jelkeacutepe is erre utal) Mindezek alapjaacuten az ilyen kuumlloumlnleges feleacutepiacuteteacutesű sziliacuteciumdioacuteda a zaacuteroacutetartomaacutenyban feszuumlltseacuteggel szabaacutelyozhatoacute kapacitaacuteskeacutent is felfoghatoacute A kapacitaacutesdioacutedaacutekat elsősorban rezgőkoumlroumlk feszuumlltseacutegvezeacuterelt hangolaacutesaacutera eacutes frekvenciamodulaacutecioacutet megvaloacutesiacutetoacute aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 16 aacutebraacuten laacutethatoacute a varikap dioacuteda aacuteramkoumlri rajza eacutes helyettesiacutető kapcsolaacutesa
16 aacutebra A kapacitaacutesdioacuteda szabvaacutenyos rajzjele eacutes helyettesiacutető keacutepe
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
14
Kiegeacutesziacuteteacutes az elktronikai rezgőkoumlroumlk hangolaacutesaacutenaacutel pl egy potenciomeacuteterrel feszuumlltseacutegvezeacuterelt kapacitaacutes vaacuteltoztataacutes valoacutesiacutethatoacute meg s ezzel az alaacutebbi keacutepletek szerint befolyaacutesolhatoacute pl egy raacutedioacute- vagy TV-vevő rezonancia frekvenciaacuteja
eredőCLf
2
10 ahol CCC ikap varmin
A feszuumlltseacuteggel toumlrteacutenő vezeacuterleacutes leegyszerűsiacutetve tanulmaacutenyozhatoacute a 17 aacutebraacuten
17 aacutebra Feszuumlltseacuteggel vezeacuterelt varikap dioacutedaacutes rezgőkoumlr
Tűsdioacuteda az ilyen dioacutedaacuteban gyaacutertaacuteskor a PN aacutetmenet N-tiacutepusuacute feacutelvezető kristaacutely eacutes P tiacutepusuacutenak minősuumllő feacutemtű feacutemhuzal (pl wolfram arany) koumlzoumltt aacuteramimpulzusos hegeszteacutes soraacuten joumln leacutetre A tű hegye koumlruumll egy mikro PN aacutetmenet keletkezik A nagyon pici PN aacutetmenet miatt igen kicsi a reacutetegkapacitaacutes ezeacutert felhasznaacutelaacutesuk elsősorban nagyfrekvenciaacuten (30 - 50 MHz) hiacuteradaacutestechnikai detektorokban frekvenciavaacuteltoacute- eacutes kapcsoloacute aacuteramkoumlroumlkben keruumll előteacuterbe Szerkezeti feleacutepiacuteteacutese a 18 aacutebraacuten laacutethatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
15
18 aacutebra A tűs dioacuteda feleacutepiacuteteacutese
Schottky-dioacuteda feacutem-feacutelvezető koumlzoumltti PN aacutetmenettel rendelkező dioacuteda melyneacutel a gyaacutertaacuteskor vaacutekuumban toumlrteacutenő paacuterologtataacutesos eljaacuteraacutessal diffuacutezioacutes folyamatok reacuteveacuten az eacuterintkezeacutesi feluumllet keacutet oldalaacuten a teacutertoumllteacutesi zoacutenaacuteban uacuten Schottky-potenciaacutelgaacutet joumln leacutetre A műszaki gyakorlatban igen nagy frekvenciaacutekig (GHz) leginkaacutebb gyorsműkoumldeacutesű digitaacutelis integraacutelt aacuteramkoumlroumlkben alkalmazzaacutek A 19 aacutebra bemutatja a Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacuteseacutet eacutes elektronikai szimboacutelumaacutet
19 aacutebra A Schottky-dioacuteda feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
16
Alaguacutetdioacuteda (Esaki-dioacuteda) erősen szennyezett PN reacutetegekből feleacutepiacutetett dioacuteda amely kuumlloumlnleges alaguacutet formaacutejuacute karakterisztikaacuteval rendelkezik Egeacuteszen kicsi feszuumlltseacutegekneacutel is maacuter meredeken nő az aacuteram mert az elektronok a nagyon keskeny potenciaacutelgaacuteton alaguacuteteffektussal aacutet tudnak jutni Nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejaacuten egy negatiacutev jelleggoumlrbe-tartomaacuteny is talaacutelhatoacute Az elektronikai gyakorlat az ezen a szakaszon felleacutepő negatiacutev differenciaacutelis ellenaacutellaacutest elsősorban rezgőkoumlroumlk csillapiacutetaacutesaacutenak csoumlkkenteacuteseacutere megszuumlnteteacuteseacutere alkalmazza Ezt a dioacutedatiacutepust is főleg nagyfrekvenciaacuten (GHz) alkalmazzaacutek A 20 aacutebraacuten laacutethatoacute az alaguacutetdioacuteda karakterisztikaacuteja eacutes szabvaacutenyos jeloumlleacutese A jelleggoumlrbeacuten a műkoumldeacutesi tartomaacuteny az 1 eacutes 2 pontok koumlzoumltti szakasz
20 aacutebra Az alaguacutetdioacuteda jelleggoumlrbeacuteje eacutes aacuteramkoumlri szimboacuteluma
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK
1 A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese
A bipolaacuteris tranzisztor elektromos jelek erősiacuteteacuteseacutere kifejlesztett 2 db PN aacutetmenettel rendelkező aktiacutev aacuteramkoumlri elem amely Brattain Bardeen Haynes eacutes Shockley talaacutelmaacutenya A tranzisztor elnevezeacutese az angol transfer-resistor (aacutetengedeacutes-ellenaacutellaacutes) elnevezeacutesekből keacutepzett mozaikszoacute A bipolaacuteris kifejezeacutes arra utal hogy műkoumldeacuteseacuteben mindkeacutet toumllteacuteshordozoacute fajta (elektron lyuk) reacuteszt vesz A bipolaacuteris tranzisztor haacuteromelektroacutedaacutes feacutelvezető eszkoumlz amely NPN vagy PNP elrendezeacutesű szennyezett feacutelvezető reacutetegekből aacutell A 21 aacutebraacuten a keacutetfeacutele bipolaacuteris tranzisztor feleacutepiacuteteacutese eacutes szabvaacutenyos rajzjele laacutethatoacute A betűk jelenteacutese
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
17
E - emitter toumllteacuteshordozoacutekat kibocsaacutetoacute elektroacuteda
B - baacutezis vezeacuterlő elektroacuteda
C - kollektor toumllteacuteshordozoacutekat gyűjtő elektroacuteda
FONTOS A reacutegebbi szabvaacutenyok a koumlrbe foglalt jeloumlleacutest alkalmaztaacutek de az MSZ EN 60617-x szabvaacutenynak a koumlr neacutelkuumlli jeloumlleacutesek felelnek meg A bipolaacuteris tranzisztor alapelemkeacutent toumlrteacutenő kezeleacuteseacuteneacutel segiacutetseacuteget jelenthet az aacuteramkoumlri elem koumlrbefoglalaacutesa
21 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacutese eacutes aacuteramkoumlri jeloumlleacutesei
2 A bipolaacuteris tranzisztorok műkoumldeacutese
A tranzisztor fizikai műkoumldeacuteseacutenek megeacuterteacuteseacutehez egy PNP szerkezetű tranzisztort vizsgaacutelunk Ebben az esetben toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek a lyukak kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek az elektronok (NPN tranzisztoroknaacutel ez fordiacutetottan eacuterveacutenyes)
Normaacutel műkoumldeacutesneacutel a baacutezis - emitter aacutetmenetet nyitoacute iraacutenyban a baacutezis - kollektor aacutetmenetet zaacuteroacute iraacutenyban fesziacutetjuumlk elő A nyitoacuteiraacutenyuacute feszuumlltseacuteg hataacutesaacutera az emitter tartomaacutenyban talaacutelhatoacute toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) rendezett aacuteramlaacutessal aacutethaladnak a hataacuterreacutetegen s iacutegy leacutetrejoumln az emitter aacuteram (IE) A kiuumlriacutetett reacutetegkeacutent viselkedő baacutezistartomaacutenyba aacuteramlott lyukak kis reacutesze egyesuumll (rekombinaacuteloacutedik) az itt talaacutelhatoacute elektronokkal eacutes leacutetrejoumln egy kis eacuterteacutekű baacutezisaacuteram (IB) A baacutezis - kollektor aacutetmenet zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutese koumlvetkezteacuteben a lyukak diffuacutezioacute reacuteveacuten rendezetten a kollektor reacutetegbe aacuteramlanak eacutes leacutetrejoumln a kollektor aacuteram (IC) Az elektronikai gyakorlatban a bipolaacuteris tranzisztor IC kollektor aacuteramaacutet az UBE baacutezis - emitter feszuumlltseacuteg eacutes az IB baacutezisaacuteram segiacutetseacutegeacutevel vezeacuterelhetjuumlk
A toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacutek (lyukak) aacuteramlaacutesa a tranzisztor aacuteramainak a kialakulaacutesa a 22 aacutebraacuten egy PNP tranzisztornaacutel megfigyelhető
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
18
22 aacutebra A PNP tranzisztor aacuteramai
A bipolaacuteris tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti oumlsszefuumlggeacutesek
E
CCBE I
IAIII
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlegyenaacuteramuacuteA
e
ccbe i
iiii
teacutenyezőaacutesiaacuterameloszlaacuteramuacutevaacuteltakozoacute
BECBCE UUU
3 Alapkapcsolaacutesok karakterisztikaacutek
A bipolaacuteris tranzisztorokat leggyakrabban feszuumlltseacutegerősiacuteteacutesre hasznaacuteljuk Egy egyszerű erősiacutető neacutegypoacutelusnak tekinthető ezeacutert a tranzisztor egyik kivezeteacuteseacutet koumlzoumlsiacutetjuumlk a bemenet eacutes a kimenet koumlzoumltt A neacutegypoacutelussaacute alakiacutetaacutes soraacuten haacuteromfeacutele alapkapcsolaacutes hozhatoacute leacutetre amelyek koumlzuumll a legelterjedtebb a koumlzoumls emitteres megoldaacutes A tranzisztorok alapkapcsolaacutesai a 23 aacutebraacuten tanulmaacutenyozhatoacutek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
19
23 aacutebra A bipolaacuteris tranzisztor alapkapcsolaacutesai
A tranzisztor fizikai műkoumldeacutese nem fuumlgg az alapkapcsolaacutestoacutel de a bemeneti- kimeneti- eacutes transzfer jellemzői alapkapcsolaacutes fuumlggőek A bemeneti eacutes kimeneti feszuumlltseacutegek eacutes aacuteramok koumlzoumltti kapcsolatokat a tranzisztor jelleggoumlrbeacutei szemleacuteltetik A koumlzoumls emitteres karakterisztikaacutek rendszereacutet a 24 aacutebra tartalmazza
24 aacutebra A koumlzoumls emitteres alapkapcsolaacutes karakterisztikaacutei
BEMENETI JELLEGGOumlRBE a bemeneti feszuumlltseacuteg eacutes a bemeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a kimeneti feszuumlltseacuteg aacutellandoacute
KIMENETI JELLEGGOumlRBE a kimeneti feszuumlltseacuteg eacutes a kimeneti aacuteram koumlzoumltti kapcsolatot szemleacutelteti Az egyes goumlrbeacuteken a bemeneti aacuteram aacutellandoacute
AacuteTVITELI (TRANSZFER) JELLEGGOumlRBEacuteK a tranzisztor aacuteramaira vagy feszuumlltseacutegeire vonatkozoacute kapcsolatokat parameacuteterezve szemleacuteltetik
Az elektronikai gyakorlatban az aacutetviteli jelleggoumlrbeacuteket ritkaacutebban alkalmazzaacutek de a bemeneti eacutes a kimeneti karakterisztikaacutekboacutel azok megszerkeszthetőek
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
20
Kiegeacutesziacuteteacutesek
A 25 aacutebraacuten az első megeacutepiacutetett bipolaacuteris tranzisztor laacutethatoacute amelyet germaacutenium kristaacutely eacutes aranylemez oumlsszepreacuteseleacuteseacuteből aacutelliacutetottak elő 1947-ben Az uacutej elektronikai alkatreacuteszt 1948-ban szabadalmaztattaacutek
25 aacutebra Az első tranzisztor4
A 26 aacutebraacuten megfigyelhetőek a mai gyakorlati tranzisztor kivitelezeacutesek Meacuteretuumlket is szemleacutelteti az aacutebra
26 aacutebra Kuumlloumlnboumlző kivitelű bipolaacuteris sziliacutecium tranzisztorok5
Oumlsszefoglalaacutes
Az esetfelveteacutes kapcsaacuten kideruumllt hogy leendő munkahelyeacutenek a koumlzeljoumlvőben uacutej szakmai profilt adnak Az uacutej feladatok koumlzoumltt gyengeaacuteramuacute analoacuteg erősiacutetők tervezeacutese meacuteretezeacutese megeacutepiacuteteacutese eacutes meacutereacuteses vizsgaacutelata szerepel A munkaacuteba aacutellaacutes előtt egy speciaacutelis tanfolyamon vesz reacuteszt melynek beleacutepeacutesi felteacutetele a feacutelvezető eszkoumlzoumlk fizikai alapjainak a feacutelvezető dioacutedaacutek eacutes bipolaacuteris tranzisztorok feleacutepiacuteteacuteseacutenek műkoumldeacuteseacutenek az ismerete Jelen tananyagreacuteszben segiacutetseacuteget kaphatott az alapok elsajaacutetiacutetaacutesaacutehoz felfrissiacuteteacuteseacutehez
Az ismeretfrissiacuteteacutes roumlvid bevezetővel kezdődoumltt amelyben taacutejeacutekozoacutedhatott a szakmai informaacutecioacutetartalomra vonatkozoacute tudnivaloacutekroacutel
4 Forraacutes httpwww huwikipediaorgwikiTranzisztor 5 Forraacutes httpwww wapediamobilhuTranzisztor
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
21
A feacutelvezetők fizikai alapjainak taacutergyalaacutesaacutenaacutel roumlvid toumlrteacuteneti aacutettekinteacutes utaacuten alapfogalmak definiacutecioacuteival talaacutelkozhatott Leacutenyegi informaacutecioacutek szerepeltek az atom az atommag a perioacutedusos rendszer a kristaacutelyraacutecsok eacutes a toumllteacuteshordozoacutek tulajdonsaacutegairoacutel Bemutataacutesra keruumlltek a vezetők a feacutelvezetők eacutes a szigetelők energiasaacutevjai ismerteteacutesre keruumllt a rekombinaacutecioacute valamint a donor- eacutes az akceptor-tiacutepusuacute szennyezeacutes Tisztaacutezoacutedott a diffuacutezioacutes eacutes a drift aacuteram koumlzoumltti kuumlloumlnbseacuteg
A feacutelvezető dioacuteda szerkezeti feleacutepiacuteteacuteseacutenek eacutes műkoumldeacuteseacutenek reacuteszletes taacutergyalaacutesa soraacuten feacuteny deruumllt a PN aacutetmenet műkoumldeacuteseacutere s teret kapott a nyitoacuteiraacutenyuacute eacutes a zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes A folyamatokat a feacutelvezető dioacuteda teljes karakterisztikaacuteja szemleacuteltette
Kuumlloumln-kuumlloumln ismerteteacutesre keruumlltek a legfontosabb dioacuteda tiacutepusok az egyeniraacutenyiacutetoacute dioacuteda a Zener-dioacuteda a kapacitaacutesdioacuteda a tűsdioacuteda a Schottky-dioacuteda eacutes az alaguacutetdioacuteda A taacutergyalaacutes kiteacutert a dioacutedaacutek feleacutepiacuteteacuteseacutere műkoumldeacuteseacutere szabvaacutenyos jeloumlleacuteseacutere eacutes gyakorlati alkalmazaacutesaacutera
A bipolaacuteris tranzisztorok taacutergyalaacutesa alapvetően a szerkezeti feleacutepiacuteteacutessel eacutes a fizikai műkoumldeacutessel foglalkozott Kuumlloumln szerepeltek a PNP eacutes az NPN tranzisztor jeloumlleacutesei a PNP tranzisztor aacuteramainak kialakulaacutesa eacutes a tranzisztor aacuteramai eacutes feszuumlltseacutegei koumlzoumltti legfontosabb oumlsszefuumlggeacutesek Ebben a tananyagreacuteszben is taacutergyalaacutesra keruumllt a nyitoacute- ill zaacuteroacuteiraacutenyuacute előfesziacuteteacutes Az alapkapcsolaacutesok mellett reacuteszletes teret kapott a koumlzoumls emitteres tranzisztorkapcsolaacutes a hozzaacute tartozoacute karakterisztika rendszerrel Kiegeacutesziacuteteacutesek zaacutertaacutek az ismerteteacutest
TANULAacuteSIRAacuteNYIacuteTOacute
A feacutelvezetők fizikai alapjait a feacutelvezető dioacutedaacutekat eacutes a bipolaacuteris tranzisztorokat taacutergyaloacute teacutemakoumlrhoumlz tartozoacute ismeretek alkalmazaacutesaacutehoz az iacuterott szakmai szoumlveg megeacuterteacutese a kuumlloumlnboumlző keacuteszseacutegek fejleszteacutese szuumlkseacuteges
Az elsajaacutetiacutetott informaacutecioacutek gyakorlati alkalmazaacutesaacutehoz a gyakorlatias feladateacutertelmezeacutes moacutedszer kompetencia fejleszteacutese szuumlkseacuteges
A szakmai szoumlveg alapos tanulmaacutenyozaacutesa eacutes feldolgozaacutesa utaacuten ceacutelszerű az alaacutebbi gyakorloacute feladatok megoldaacutesa
1 feladat Rajzolja fel a vezető a feacutelvezető eacutes a szigetelő anyagokra jellemző energiasaacutev szerkezetet eacutes eV-ban meacuteretezze a tiltott saacutevokat
2 feladat Keacutesziacutetse el egy feacutelvezető dioacuteda teljes feszuumlltseacuteg-aacuteram karakterisztikaacutejaacutet Az aacutebraacuten tuumlntesse fel a jelleggoumlrbe tartomaacutenyokat
3 feladat Tervezzen meacuterőkapcsolaacutest a Zener dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute jelleggoumlrbeacutejeacutenek felveacuteteleacutehez A meacutereacutesi oumlsszeaacutelliacutetaacutest rajzolja le
4 feladat Sorolja fel a feacutelvezető dioacutedaacutek tiacutepusait s azok gyakorlati alkalmazaacutesi lehetőseacutegeit
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
22
5 feladat Iacuterja le az alaacutebbi feacutelvezető technikai alapfogalmak jelenteacuteseacutet
- toumlbbseacutegi toumllteacuteshordozoacute - akceptor szennyezeacutes - diffuacutezioacutes aacuteram
6 feladat Rajzolja fel a koumlvetkező feacutelvezető eszkoumlzoumlk szabvaacutenyos rajzjeleacutet - kapacitaacutesdioacuteda - alaguacutetdioacuteda - NPN tranzisztor
7 feladat Alakiacutetsa aacutet a bipolaacuteris NPN tranzisztort neacutegypoacutelussaacute majd a bemeneti-kimeneti parameacuteterek feltuumlnteteacuteseacutevel rajzolja fel az eszkoumlzt koumlzoumls emitteres kapcsolaacutesban 8 feladat Keacutesziacutetse el egy bipolaacuteris NPN tranzisztor bemeneti eacutes kimeneti karakterisztikaacuteit Az aacutebraacutekon tuumlntesse fel a jelleggoumlrbeacutekhez tartozoacute parameacutetereket
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
23
OumlNELLENŐRZŐ FELADATOK
1 feladat
Fogalmazza meg iacuteraacutesban a feacutelvezetők vilaacutegaacuteban gyakran alkalmazott alaacutebbi szakkifejezeacutesek jelenteacuteseacutet Roumlvid mondatokat s ha szuumlkseacuteges egyszerű aacutebraacutekat is alkalmazhat
- REKOMBINAacuteCIOacute - DRIFT AacuteRAM - DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM - LAVINA EFFEKTUS - TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
REKOMBINAacuteCIOacute
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DRIFT AacuteRAM
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
24
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
LAVINA EFFEKTUS
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________
2 feladat
Szaacutemiacutetaacutessal hataacuterozza meg egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteit a kapcsolaacutesi rajz eacutes a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
Adatok
L = 200μH C = 50 pF
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
25
A varikap dioacuteda zaacuteroacuteiraacutenyuacute műkoumldeacutesi feszuumlltseacuteg tartomaacutenya eacutes vaacuteltoztathatoacute kapacitaacutestartomaacutenya a zaacuteroacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacuteroacutel leolvashatoacute
27 aacutebra
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
26
28 aacutebra
Feladatok
a) A karakterisztikaacuteboacutel aacutellapiacutetsa meg eacutes szaacutemszerűsiacutetse a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutet
UVmin ____________________________________________________________________________________
UVmax ____________________________________________________________________________________
CVmax ____________________________________________________________________________________
CVmin ____________________________________________________________________________________
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten szaacutemiacutetsa ki a teljes rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacutejaacutenak maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutet
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
27
f0min=
f0max=
3 feladat
Oldja meg az alaacutebbi tesztfeladatokat A komplex feladatok megoldaacutesaacutehoz kiegeacutesziacuteteacuteses eacutes igaz-hamis jellegű vaacutelaszadaacutes szuumlkseacuteges
a) Egeacutesziacutetse ki felirattal szabvaacutenyos jeloumlleacutessel karakterisztikaacuteval az alaacutebbi - feacutelvezető dioacuteda tiacutepusokra vonatkozoacute - taacuteblaacutezatot
29 aacutebra
b) Jeloumllje IGAZ vagy HAMIS feliratokkal az alaacutebbi taacuteblaacutezatok kijelenteacuteseit
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
28
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel
Az NPN tranzisztorkisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
29
MEGOLDAacuteSOK
1 feladat
A feacutelvezetők teacutemakoumlreacuteben alkalmazott szakkifejezeacutesek magyaraacutezata
REKOMBINAacuteCIOacute a feacutelvezető kristaacutelyban veacuteletlenszerűen mozgoacute elektron lyukkal talaacutelkozva uacutejraegyesuumll vele s az elektron eacutes a lyuk mint szabad toumllteacuteshordozoacutek megszűnnek
DRIFT AacuteRAM sodroacutedaacutesi aacuteram hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet kuumllső vagy belső villamos erőteacuter jelenleacutete hoz leacutetre
DIFFUacuteZIOacuteS AacuteRAM hataacuterozott iraacutenyuacute toumllteacutesaacuteramlaacutes a feacutelvezetőben melyet a toumllteacuteshordozoacutek nem egyenletes eloszlaacutesa a koncentraacutecioacute kuumlloumlnbseacuteg okoz
LAVINA EFFEKTUS Zener dioacutedaacuteknaacutel nagy teacutererősseacuteg hataacutesaacutera a szabad toumllteacuteshordozoacutek a kiuumlriacutetett reacutetegben felgyorsulnak s a nagy energiaacutejuk miatt uumltkoumlzeacutessel uacutejabb toumllteacuteshordozoacutekat szabadiacutetanak ki koumltoumltt aacutellapotukboacutel A kiszakiacutetaacutes lavinaszerűen sokszorozoacutedik
TRANZISZTOR TRANSZFER KARAKTERISZTIKA a tranzisztor neacutegypoacuteluskeacutent toumlrteacutenő alkalmazaacutesaacutenaacutel kimeneti eacutes bemeneti jellemzők koumlzoumltti kapcsolatrendszer szemleacutelteteacuteseacutere szolgaacuteloacute jelleggoumlrbeacutek Leacutetezik aacuteramokra vonatkoztatott eacutes feszuumlltseacutegekre vonatkoztatott transzfer (aacutetviteli) karakterisztika
2 feladat
Egy kapacitaacutes dioacutedaacuteval kombinaacutelt rezgőkoumlr rezonanciafrekvenciaacuteinak meghataacuterozaacutesa a varikap dioacuteda karakterisztikaacuteja alapjaacuten
a) A karakterisztikaacuteboacutel a kapacitaacutesdioacuteda műkoumldeacutesi tartomaacutenyaacutenak meghataacuterozaacutesa
UVmax = 45 V
UVmin = 5 V
CVmax = 80 pF
CVmin = 5 pF
b) A kapcsolaacutesi rajz eacutes a karakterisztikaacuteroacutel leolvasott eacuterteacutekek alapjaacuten a teljes rezgőkoumlri rezonanciafrekvencia maximaacutelis eacutes minimaacutelis eacuterteacutekeacutenek kiszaacutemiacutetaacutesa
Az fomax szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
30
pFpFpFCCC V 544505minmin
minCL XX
MHzpFHCL
f 2855442002
1
2
1
minmax0
Az fomin szaacutemiacutetaacutesi leacutepeacutesei
pFpFpFCCC V 76305080maxmax
maxCL XX
MHzpFHCL
f 03276302002
1
2
1
maxmin0
3 feladat
Komplex tesztfeladat megoldaacutesa
a) A taacuteblaacutezat kiegeacutesziacuteteacutese feliratokkalszabvaacutenyos jeloumlleacutesekkel eacutes karakterisztikaacutekkal
30 aacutebra
b) IGAZ vagy HAMIS feliratok bejeloumlleacutese
FEacuteLVEZETŐK ALAPJAI TEacuteMAKOumlR
Elektronok bevitele a feacutelvezetőbe donor vagy P tiacutepusuacute szennyezeacutest jelent HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
31
A feacutelvezetők donor szennyezeacutese elektronok beviteleacutet jelenti IGAZ
N-szennyezeacutesű sziliacuteciumban sokkal toumlbb a lyukak szaacutema mint az elektronokeacute HAMIS
FEacuteLVEZETŐ DIOacuteDAacuteK TEacuteMAKOumlR
Az alaguacutetdioacutedaacutekat a karakterisztikaacutejuk miatt feszuumlltseacuteg stabilizaacutelaacutesra alkalmazzaacutek HAMIS
A Zener eacutes a varikap dioacutedaacutekat a gyakorlatban nyitoacuteiraacutenyuacute karakterisztikaacutejuk miatt alkalmazzaacutek HAMIS
A Schottky-dioacutedaacutekat gyors műkoumldeacutesuumlk miatt kivaacuteloacutean lehet alkalmazni digitaacutelis aacuteramkoumlroumlkben IGAZ
BIPOLAacuteRIS TRANZISZTOROK TEacuteMAKOumlR
A tranzisztor kollektor aacuteramaacutet kis eacuterteacutekű baacutezis-emitter feszuumlltseacuteggel vagy baacutezisaacuterammal vezeacutereljuumlk IGAZ
A kollektor aacuteram eacuterteacuteke megegyezik az emitter aacuteram eacutes a baacutezisaacuteram oumlsszegeacutevel HAMIS
Az NPN tranzisztor kisebbseacutegi toumllteacuteshordozoacutei az elektronok HAMIS
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
FEacuteLVEZETŐ ESZKOumlZOumlK AacuteRAMKOumlRI ELEMEK I
32
IRODALOMJEGYZEacuteK
FELHASZNAacuteLT IRODALOM Kovaacutecs Csongor Elektronikus aacuteramkoumlroumlk tankoumlnyv Generaacutel Press Kiadoacute 2005
Gergely Istvaacuten Elektrotechnika General Press Kiadoacute 2009
Zombori Beacutela Elektronika Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
Zombori Beacutela Elektronikai feladatgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2008
Koacuteroacutedi Daacutevid ndash Toacuteth S Roacutebert Villamossaacutegtani alapismeretek NSZFI Tankoumlnyvkiadoacute 2005
Horvaacuteth Ernő Elektronika feladatgyűjtemeacuteny I Terra Print Kiadoacute 1994
Szűcs Laacuteszloacuteneacute Elektronikai peacuteldataacuter Lexika Tankoumlnyvkiadoacute 1997
AJAacuteNLOTT IRODALOM U TietzendashCh Scenk Analoacuteg eacutes digitaacutelis aacuteramkoumlroumlk Műszaki Koumlnyvkiadoacute Budapest 1990
Mihaacutely Laacuteszloacute Elektronikai tesztgyűjtemeacuteny Tankoumlnyvmester Kiadoacute 2006
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
A(z) 0917-06 modul 011-es szakmai tankoumlnyvi tartalomeleme
felhasznaacutelhatoacute az alaacutebbi szakkeacutepesiacuteteacutesekhez
A szakkeacutepesiacuteteacutes OKJ azonosiacutetoacute szaacutema A szakkeacutepesiacuteteacutes megnevezeacutese
54 523 01 0000 00 00 Elektronikai technikus
A szakmai tankoumlnyvi tartalomelem feldolgozaacutesaacutehoz ajaacutenlott oacuteraszaacutem
8 oacutera
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute
MUNKAANYAG
A kiadvaacuteny az Uacutej Magyarorszaacuteg Fejleszteacutesi Terv
TAacuteMOP 221 081-2008-0002 bdquoA keacutepzeacutes minőseacutegeacutenek eacutes tartalmaacutenak
fejleszteacuteserdquo kereteacuteben keacuteszuumllt
A projekt az Euroacutepai Unioacute taacutemogataacutesaacuteval az Euroacutepai Szociaacutelis Alap
taacutersfinansziacuterozaacutesaacuteval valoacutesul meg
Kiadja a Nemzeti Szakkeacutepzeacutesi eacutes Felnőttkeacutepzeacutesi Inteacutezet
1085 Budapest Baross u 52
Telefon (1) 210-1065 Fax (1) 210-1063
Felelős kiadoacute
Nagy Laacuteszloacute főigazgatoacute