הקדמה ותוכן כאן

Comments

Transcription

הקדמה ותוכן כאן
ïåøì ïàé
úéìéá÷ú ä÷éðåøè÷ìà
äãù úòôåú øåèñéæðøè
(CJKP KNB) [ZG[ \BXGF
email:
[email protected]
052-2671210
web:
http://www.shoresh1.co.il
#
ZGBN BKXGPNG ZCIPN \GZGP[ NT \GKGMHF NM
ZGBN BKXGPFP ZG[KB BNN FH USGBP ONXN QKB
YGIF NT FZKCT GRKF ZG[KB BNN FH USGBP OGNKX
(QDGF BN OD FH :CG[I Z\GKG)
‫הקדמה‬
‫ספר "אלקטרוניקה תקבילית – טרנזיסטור תופעת שדה " נכתב לאוכלוסיית הלומדים לתואר הנדסאי‬
‫אלקטרוניקה הנבחנים בבחינה חיצונית במקצוע "אלקטרוניקה תקבילית"‪ .‬חלק מהנושאים הורחב מעל‬
‫לרמה הנדרשת בלימודי הנדסאים כדי להתאים את הספר גם לסטודנטים הלומדים "אלקטרוניקה‬
‫תקבילית" או "מעגלים ליניאריים" במוסדות להשכלה גבוהה‪ .‬ארגון הנושאים בספר מתאים לתוכנית‬
‫הלימודים של מה"ט במקצוע זה‪.‬‬
‫הדרבון לכתיבת הספר בא מפניות רבות של סטודנטים שלי שחיפשו ספר המכיל תיאוריה ותרגול‬
‫בנושא זה‪.‬‬
‫הספר בא לתת מענה לסטודנטים ולמרצים למקצוע‪ .‬הספר בהחלט מיועד גם ללימוד עצמי‪ .‬מסיבה זו‬
‫החומר העיוני מלווה בהרבה מאוד דוגמאות פתורות‪ .‬בסוף כל פרק מופיעים תרגילים עם פתרונות‪.‬‬
‫השאלות והפתרונות מופרדים ‪ -‬מתוך נסיוני‪ ,‬צירוף שאלה עם פתרון צמוד מפתה את הלומד לרוץ‬
‫ולהסתכל ישר בפתרון במקום לפתור את התרגיל בכוחות עצמו‪.‬‬
‫כמות התרגילים משתנה מפרק לפרק בהתאם לרלוונטיות‪.‬‬
‫ההסברים בספר מלווים בתוצאות שהתקבלו בתוכנת סימולציה למעגלים אנלוגיים ‪ .PSpice‬שילוב‬
‫תוצאות הסימולציה עוזר להבהרת הנושאים‪ .‬תוצאות הסימולציה יכולות לאמת את התוצאות‬
‫המחושבות או גם להצביע על הפער בין פתרון מקורב והתנהגות אמיתית של המעגל‪ .‬חשוב לציין‬
‫שכמעט כל החישובים במקצוע "אלקטרוניקה תקבילית" מבוססים על קירובים והזנחות‪ .‬לרוב‬
‫התוצאות החישוביות תואמות את התוצאות המתקבלות במעגל המעשי‪ .‬במקרים מסוימים יכול‬
‫להיווצר פער בין ההתנהגות של מעגל מעשי והתוצאות החישוביות‪ .‬אני ממליץ בחום למרצים של‬
‫המקצוע להשתמש בכלי סימולציה ככלי עזר ללימוד המקצוע‪.‬‬
‫הספר משלים את סדרת הספרים שכתבתי במקצוע "אלקטרוניקה תקבילית"‪:‬‬
‫‪‬‬
‫מוליכים למחצה ודיודות‬
‫‪‬‬
‫טרנזיסטור ביפולרי – תיאוריה ותרגילים עם פתרונות מלאים‬
‫‪‬‬
‫מגברי שרת – תיאוריה‬
‫‪‬‬
‫מגברי שרת – תרגילים ופתרונות‪ ,‬חלק א' וב' )עם מר שלמה הימלברנט(‬
‫‪‬‬
‫אלקטרוניקה תקבילית – נושאי מתקדמים חלק א' וב'‪.‬‬
‫וכמובן ספרים עם פתרונות של מבחנים חיצוניים של מה"ט‪.‬‬
‫כמו כן מומלץ ללמוד את תוכנת הסימולציה ‪ .PSpice‬ספר לימוד מקיף בנושא שכתבתי הוא‪:‬‬
‫‪ – PSpice‬תוכנת סימולציה של מעגלים חשמליים ואלקטרוניים‪.‬‬
‫תוכנת ‪ Demo‬ניתן להוריד מאתר של חברת ‪ .Cadence‬כמעט כל הדוגמאות בספר ניתן להריץ על‬
‫גרסת ‪.Demo‬‬
‫תודה מיוחדת לאשתי ‪ ,‬ברוריה‪ ,‬על התמיכה והעידוד הרבים שקבלתי בזמן הכתיבה ועל קריאה של כל‬
‫החומר ותיקון שגיאות לשוניות רבות ‪.‬‬
‫למרות כל הנסיונות להימנע מטעיות ‪ ,‬אין ספק שהספר מכיל אותם‪ .‬אשמח מאוד לקבל הערות והארות‬
‫גם ממרצים ובמיוחד מסטודנטים‪ .‬עדכונים‪/‬תיקונים‪/‬שיפורים יופיעו באתר שלי תחת "ספרים שלי"‪.‬‬
‫אני מאחל לכל הקוראים לימוד מהנה !!‬
‫יולי ‪2011‬‬
‫יאן לרון‬
‫דוא"ל‪[email protected] :‬‬
‫אתר‪http://mail.pet.ac.il/~jan/ :‬‬
‫תוכן עניניים‬
‫פרק ‪ :1‬מבוא‬
‫‪.1‬‬
‫‪1.1‬‬
‫מיון טרנזיסטורים‬
‫‪1‬‬
‫‪1.2‬‬
‫קצת היסטוריה‬
‫‪1‬‬
‫‪1.3‬‬
‫הבדלים בין טרנזיסטורים ביפולריים וטרנזיסטורי ‪FET‬‬
‫‪4‬‬
‫פרק ‪ :2‬מבנה ועקרון פעולה של טרנזיסטורי ‪JFET‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪2.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪7‬‬
‫‪2.2‬‬
‫מבנה של טרנזיסטורי ‪JFET‬‬
‫‪7‬‬
‫‪2.3‬‬
‫סימון זרמים ומתחים בטרנזיסטורי ‪JFET‬‬
‫‪9‬‬
‫‪2.4‬‬
‫אופן פעולה של טרנזיסטור ‪JFET‬‬
‫‪10‬‬
‫‪2.5‬‬
‫פריצה בממתח קדמי של טרנזיסטור ‪JFET‬‬
‫‪18‬‬
‫‪2.6‬‬
‫עקרון פעולה של טרנזיסטור ‪ JFET‬עם תעלה מסוג ‪p‬‬
‫‪19‬‬
‫‪2.7‬‬
‫קשרים בין מתחים וזרמים באזורי פעולה שונים‬
‫‪21‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪23‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪26‬‬
‫פרק ‪ :3‬מעגלי ממתח ‪ DC‬לטרנזיסטור ‪JFET‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪3.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪31‬‬
‫‪3.2‬‬
‫מעגל ממתח קבוע‬
‫‪33‬‬
‫‪3.3‬‬
‫מעגל ממתח עצמי‬
‫‪35‬‬
‫‪3.4‬‬
‫מעגל ממתח עם ‪ 2‬נגדים‬
‫‪43‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪50‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪57‬‬
‫פרק ‪ :4‬מבנה ואופן פעולה של טרנזיסטור ‪MOSFET‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪4.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪69‬‬
‫‪4.2‬‬
‫מבנה של טרנזיסטור ‪Depletion MOSFET‬‬
‫‪70‬‬
‫‪4.3‬‬
‫אופן פעולה של טרנזיסטור ‪Depletion MOSFET‬‬
‫‪71‬‬
‫‪4.4‬‬
‫טרנזיסטור ‪ D-MOSFET‬עם תעלה מסוג ‪p‬‬
‫‪76‬‬
‫‪4.5‬‬
‫טרנזיסטור ‪ MOSFET‬מסוג העשרה ‪Enhancement‬‬
‫‪81‬‬
‫‪4.6‬‬
‫טרנזיסטור ‪ MOSFET‬מסוג העשרה ‪ Enhancement‬עם תעלה מסוג ‪p‬‬
‫‪84‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪89‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪91‬‬
‫מעגלי ממתח לטרנזיסטורי ‪MOSFET‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪5.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪93‬‬
‫‪5.2‬‬
‫שיטות ממתח לטרנזיסטורי ‪Depletion MOSFET‬‬
‫‪93‬‬
‫‪5.3‬‬
‫קביעת ממתח לטרנזיסטורי ‪Enhancement MOSFET‬‬
‫‪100‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪114‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪122‬‬
‫פרק ‪ :6‬תכנון נקודת עבודה לתנופה מכסימלית‬
‫‪.6‬‬
‫‪6.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪135‬‬
‫‪6.2‬‬
‫דוגמאות‬
‫‪148‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪157‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪160‬‬
‫פרק ‪ :7‬הסבר דפי יצרן של טרנזיסטורי ‪FET‬‬
‫‪.7‬‬
‫‪7.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪167‬‬
‫‪7.2‬‬
‫דפי יצרן של טרנזיסטור ‪JFET‬‬
‫‪168‬‬
‫‪7.3‬‬
‫דפי יצרן של טרנזיסטור ‪ MOSFET‬מסוג ‪Depletion‬‬
‫‪172‬‬
‫‪7.4‬‬
‫דפי יצרן של טרנזיסטור ‪ MOSFET‬מסוג ‪Enhancement‬‬
‫‪177‬‬
‫‪7.5‬‬
‫‪.8‬‬
‫פרק ‪ :8‬מעגלי תמורה של טרנזיסטורי ‪ FET‬לאות קטן‬
‫‪8.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪185‬‬
‫‪8.2‬‬
‫מודל של טרנזיסטור ‪ JFET‬וטרנזיסטור ‪ D-MOSFET‬לאות קטן‬
‫‪185‬‬
‫‪8.3‬‬
‫מודל של טרנזיסטור ‪ E-MOSFET‬לאות קטן‬
‫‪189‬‬
‫‪8.4‬‬
‫מעגל תמורה טורי לטרנזיסטורי ‪FET‬‬
‫‪190‬‬
‫‪.9‬‬
‫‪.10‬‬
‫‪.11‬‬
‫השפעת טמפרטורה על פרמטרים ואופייניים של טרנזיסטורי ‪FET‬‬
‫‪180‬‬
‫פרק ‪ :9‬מגבר מקור משותף ‪Common Source Amplifier‬‬
‫‪9.1‬‬
‫מבוא‬
‫‪193‬‬
‫‪9.2‬‬
‫מגבר מקור משותף‬
‫‪193‬‬
‫‪9.3‬‬
‫מגבר מקור משותף בסיסי ללא קבל במקור‬
‫‪201‬‬
‫‪9.4‬‬
‫מפצל פאזה ‪Phase Splitter‬‬
‫‪208‬‬
‫‪9.5‬‬
‫מגבר מקור משותף עם ממתח עצמי‬
‫‪218‬‬
‫‪9.6‬‬
‫שיקוף התנגדויות ומקורות מתח בטרנזיסטורי ‪FET‬‬
‫‪223‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪235‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪246‬‬
‫פרק ‪ :10‬מגבר שער משותף ‪Common Gate Amplifier‬‬
‫‪ 10.1‬מבוא‬
‫‪269‬‬
‫‪ 10.2‬ניתוח בסיסי של מגבר שער משותף‬
‫‪269‬‬
‫‪ 10.3‬ניתוח מדויק של מגבר שער משותף‬
‫‪281‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪287‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪290‬‬
‫פרק ‪ :11‬מגבר שפך משותף ‪Common Drain Amplifier‬‬
‫‪299‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪310‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪315‬‬
‫‪.12‬‬
‫‪13‬‬
‫פרק ‪ :12‬מגברים רב דרגתיים עם טרנזיסטורי ‪ ,FET‬מגברי ‪BiFET‬‬
‫‪ 12.1‬מבוא‬
‫‪325‬‬
‫‪ 12.2‬מגבר ‪CS-CS-CS‬‬
‫‪326‬‬
‫‪ 12.3‬מגבר ‪CS-CB‬‬
‫‪331‬‬
‫‪ 12.4‬מגבר ‪CS-CE-CC‬‬
‫‪335‬‬
‫שאלות סיכום‬
‫‪341‬‬
‫תשובות לשאלות סיכום‬
‫‪352‬‬
‫פרק ‪ :13‬טרנזיסטור ‪ JFET‬כנגד מבוקר מתח‬
‫‪ 13.1‬מבוא‬
‫‪369‬‬
‫‪ 13.2‬טרנזיסטור ‪ JFET‬כנגד מבוקר מתח‬
‫‪369‬‬
‫‪ 13.3‬משוואות טרנזיסטור ‪ JFET‬בתחום האוהמי‬
‫‪372‬‬
‫‪ 13.4‬שימושים של נגד מבוקר מתח‬
‫‪373‬‬
‫‪ 13.5‬רכיבים מעשיים‬
‫‪380‬‬
‫ביבליוגרפיה‬
‫‪383‬‬