Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Technische Informatik I 8. Vorlesung: TTL-Technik Marco Balke Sommersemester 2001 Universität Bielefeld Technische Fakultät.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Technische Informatik I 8. Vorlesung: TTL-Technik Marco Balke Sommersemester 2001 Universität Bielefeld Technische Fakultät."—  Präsentation transkript:

1 Technische Informatik I 8. Vorlesung: TTL-Technik Marco Balke Sommersemester 2001 Universität Bielefeld Technische Fakultät

2 19 January, 2014 Präsentation 2 Übersicht " Einführung in die Halbleitertechnik " Dioden und Transistoren " Grundlagen der Elektrotechnik " Einführung in die DTL- und TTL-Technik " Ausblick: Grundschaltungen der DTL- und TTL- Technik (Vorlesung 9)

3 19 January, 2014 Präsentation 3 Einführung in die Halbleitertechnik 1 / 6 " Unterschied Leiter Halbleiter: Halbleiter können auch Isolatoren sein. " Zwei unterschiedliche Energieniveaus der Elektronen: " Valenzband: Energieniveau eines Elektrons in einer Atombindung " Leitungsband: Energieniveau eines frei beweglichen Elektrons " Durch Zuführen von Energie können Elektronen vom Valenz- ins Leitungsband gebracht werden

4 19 January, 2014 Präsentation 4 Einführung in die Halbleitertechnik 2 / 6 " Bei Halbleitern sind diese Bänder weiter voneinander getrennt als bei Leitern " d.h. bei Halbleitern mehr Energie nötig, um Elektronen ins Leitungsband zu befördern

5 19 January, 2014 Präsentation 5 Einführung in die Halbleitertechnik 3 / 6 " Typischer Halbleiter: Silizium (Si) " Bildet eine Kristallgitterstruktur " Eigenleitung: " Elektronen werden aus dem Gitter gelöst und wandern zum Pluspol der Stromquelle, die sog. n- Leitung " Die Löcher in der Gitterstruktur, sog. Defektelektronen, wandern zum Minuspol der Stromquelle, p-Leitung

6 19 January, 2014 Präsentation 6 Einführung in die Halbleitertechnik 4 / 6 " Siliziumkristall und Kristall mit Defektelektron

7 19 January, 2014 Präsentation 7 Einführung in die Halbleitertechnik 5 / 6 " Dotierung: Einbau von Fremdatomen in eine homogene Gitterstruktur zur Verbesserung der Leitfähigkeit •p-Dotierung: Einbau von Akzeptoratomen mit 3 Valenzelektronen, z.B. Bor oder Gallium •führt zum entstehen von Löchern in der Gitterstruktur => p-Leitung •n-Dotierung: Einbau von Donatoratomen mit 5 Valenzelektronen, z.B. Arsen oder Phosphor •Führt zu freien Elektronen in der Gitterstruktur => n-Leitung

8 19 January, 2014 Präsentation 8 Einführung in die Halbleitertechnik 6 / 6 " Dotierte Gitterstrukturen

9 19 January, 2014 Präsentation 9 Dioden und Transistoren " Theoretische Betrachtung einer Dotierung in unendlicher kurzer Zeit (Bild 1) " Durch Diffusion entsteht eine Verarmungszone mit Raumladung (Bild 2) " Bauteil Diode, kann in Sperr- und Durchlaßrichtung geschaltet werden " Mindestspannung für eine Siliziumdiode in Durchlaßrichtung ca. 0,6V, nötig um die Raumladung zu überwinden

10 19 January, 2014 Präsentation 10 Dioden und Transistoren 1 / 4 " pn-Übergang einer Diode

11 19 January, 2014 Präsentation 11 Dioden und Transistoren 2 / 4 " 2 unterschiedliche Transistoren: npn (häufiger verwendet) und pnp " Emitter und Kollektor durch Beschaltung vertauschbar

12 19 January, 2014 Präsentation 12 Dioden und Transistoren 3 / 4 " In Durchlaßrichtung beschalteter npn- Transistor

13 19 January, 2014 Präsentation 13 Dioden und Transistoren 4 / 4 " Basis schwach dotiert, um schnellen Auf- und Abbau von Ladungsträgern zu ermöglichen " In Durchlaßrichtung beschaltet: U C >> U B >> U E " Zusammenfassung: Transistor ist aktives Bauelement und Verstärker, mit dem sich durch einen schwachen Basisstrom stufenlos ein größerer Kollektor-Emitter-Strom steuern läßt

14 19 January, 2014 Präsentation 14 Grundlagen der Elektrotechnik 1 / 2 " Intuitive Motivation: " Teilchen werden geschoben " Teilchen bewegen sich " Mehr Schub => stärkere Bewegung und mehr bewegte Teilchen " Schub := Spannung U " Anzahl der bewegten Teilchen := Stromstärke I " U = R * I " Widerstand R Proportionalitätsfaktor abhängig von der Geometrie der Schaltung

15 19 January, 2014 Präsentation 15 Grundlagen der Elektrotechnik 2 / 2 " Geometrie der Schaltung: " Material " Durchmesser " etc. " Spannung teilt sich in seriellen Schaltungen auf, Stromstärke in Parallelen

16 19 January, 2014 Präsentation 16 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 1 / 6 " Transistoren lassen sich als Verstärker oder als Schalter verwenden " Ideale Schalter existieren nicht, Transistoren sind eigentlich schlechte Schalter, weil R ein >> 0 und R aus << unendlich " Aber: " sie ermöglichen schnelle Schaltzeiten " Sie lassen sich hochintegriert auf einem Chip unterbringen

17 19 January, 2014 Präsentation 17 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 2 / 6 " U CE = Die Spannung, die am Transistor abfällt " U RL = Die Spannung, die am Lastwiderstand abfällt

18 19 January, 2014 Präsentation 18 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 3 / 6 " Wäre der Transistor ein lineares Bauelement, ließen sich die Arbeitspunkte einfach ermitteln. " ABER: Transistor verhält sich nicht linear

19 19 January, 2014 Präsentation 19 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 4 / 6 " Ermittlung durch grafisches Verfahren

20 19 January, 2014 Präsentation 20 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 5 / 6 " AP0: I B = 0, Transistor sperrt " AP1: I B > 0, U CE > U CEsat, Transistor leitet " AP2: I B > 0, U CE = U CEsat, Transistor ist gesättigt " AP4: I B > 0, U CE < U CEsat, Transistor ist übersteuert

21 19 January, 2014 Präsentation 21 Einführung in die DTL- und TTL-Technik 6 / 6 " Der Sperrbereich entspricht der benötigten Spannung, um den Transistor durchzuschalten " Genutzte Bereiche sind der Übersteuerungsbereich und die Sättigungsgrenze " Vorteil: Schnelles Einschalten durch schnelle Flutung der Basis mit Ladungsträgern " Nachteil: Langsames Ausschalten, da die Basis von den Ladungsträgern gesäubert werden muß

22 19 January, 2014 Präsentation 22 Ausblick " Grundschaltungen der DTL- und TTL-Technik " Inverter " Passives und aktives ODER-Gatter " Passives und aktives UND-Gatter " NAND-Gatter " Gegentaktendstufe


Herunterladen ppt "Technische Informatik I 8. Vorlesung: TTL-Technik Marco Balke Sommersemester 2001 Universität Bielefeld Technische Fakultät."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen