19 | 06 | 2018
Главное меню
Смотри
replace_in_text_segment($text); echo $text; ?> Связной
Статистика
Пользователи : 1
Статьи : 3765
Просмотры материалов : 8651391

Коллеги
Посетители
Рейтинг@Mail.ru
Советую
Online
  • [Baidu]
  • [Bot]
  • [Google]
  • [Mail.Ru]
  • [Yandex]
Сейчас на сайте:
  • 61 гостей
  • 5 роботов
Новые пользователи:
  • Administrator
Всего пользователей: 1
RSS
Подписка на новости
Все про электронику


Введение в биполярных транзисторах (BJT) PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 08:15

Введение в биполярных транзисторах (BJT)

Глава 4 - биполярный Транзисторы


Изобретение биполярного транзистора в 1948 году положила начало революции в электронике. Технические ранее подвигов, требующие относительно большой, механически хрупкими, энергоемкие вакуумные трубки были внезапно достижимо с крошечными, механически прочный, энергоемких экономным пятнышки кристаллического кремния. Эта революция сделала возможным проектирование и производство легких, недорогих электронных устройств, которые мы теперь считаем само собой разумеющимся. Понимание того, как функция транзисторов имеет первостепенное значение для тех, кто заинтересован в понимании современной электроники.

Моя цель здесь, чтобы сосредоточиться исключительно как, насколько это возможно на практической функции и применения биполярных транзисторов, а не исследовать квантовый мир теории полупроводников. Обсуждение электронов и дырок лучше оставить на другой главе, на мой взгляд. Здесь я хочу , чтобы изучить , как использовать эти компоненты, а не анализировать их интимные внутренние детали. Я не имею в виду, чтобы преуменьшить важность физики полупроводников понимания, но иногда интенсивное внимание на физике твердого тела умаляет понимания функций этих устройств "на уровне компонентов. Принимая этот подход, однако, я полагаю, что читатель обладает определенным минимальным знанием полупроводников: разница между "Р" и "N" легированных полупроводников, функциональные характеристики (диодного) перехода PN, а также значения терминов "обратное смещение" и "смещен в прямом направлении." Если эти понятия не ясны для вас, то лучше всего обратиться к предыдущих главах этой книги, прежде чем продолжить с этим.

Биполярный транзистор состоит из трехслойной "сэндвич" из легированных (внешнего) полупроводниковых материалов, либо ПНП на рисунке ниже (б) или NPN в (г). Каждый слой, образующий транзистор имеет определенное имя, и каждый слой снабжен проволочным контактом для подключения к цепи. Схематические символы показаны на рисунке ниже (а) и (г).




BJT транзистор: (а) ПНП условное обозначение, (б) физическое расположение (с) символ NPN, (d) расположение.

Функциональное различие между транзистора PNP и транзистор NPN является правильное смещение (полярность) из переходов при эксплуатации. Для любого заданного режима работы, текущие направления и полярности напряжения для каждого типа транзистора точно напротив друг друга.

Биполярные транзисторы работают в качестве управляемых током регуляторов тока. Другими словами, транзисторы ограничить количество тока, протекающего в соответствии с меньшим, контролирующей тока. Основной ток , который управляется идет от коллектора на эмиттер, или от эмиттера к коллектору, в зависимости от типа транзистора , оно (ПНП или npn - , соответственно). Небольшой ток , который управляет основной ток идет от основания на эмиттер, или от эмиттера к основанию, еще раз в зависимости от типа транзистора она (ПНП или npn - , соответственно). В соответствии со стандартами полупроводниковой символике, стрелка всегда указывает на направление потока электронов. (Рисунок ниже )




Малые база-эмиттер контроля тока большой коллектор-эмиттер ток , протекающий против эмиттера стрелки.

Биполярные транзисторы называются би полярный , так как основной поток электронов через них происходит в двух типах полупроводникового материала: P и N, поскольку основной ток идет от эмиттера к коллектору (или наоборот). Другими словами, два типа носителей заряда-электронов и дырок, содержат этот основной ток через транзистор.

Как вы можете видеть, контролирующий ток и управляемый ток всегда сетку вместе через эмиттерный проволоки, и их электроны всегда идут против направления стрелки транзистора. Это первое и главное правило при использовании транзисторов: все токи должны двигаться в соответствующих направлениях для устройства на работу в качестве регулятора тока. Небольшой, контрольный ток, как правило , называют просто базового тока , так как это единственный ток , который проходит через основание провода транзистора. С другой стороны , большая, контролируемый ток называют током коллектора , так как это единственный ток , который проходит через коллектор проволоки. Ток эмиттера является суммой токов базы и коллектора, в соответствии с действующим законом Кирхгофа.

Нет тока через базу транзистора, не закрывает его, как разомкнутый выключатель и предотвращает ток через коллектор. Базовый ток, включает транзистор на как замкнутом переключателе и позволяет пропорциональную величину тока через коллектор. Коллектор тока в основном ограничивается базовым током, независимо от величины напряжения доступного, чтобы подтолкнуть ее. В следующем разделе будут рассмотрены более подробно использование биполярных транзисторов в качестве переключающих элементов.

  • ОБЗОР:
  • Биполярные транзисторы названы так потому , что контролируемый ток должен пройти через два типа полупроводникового материала: P и N. Ток состоит из обоих электронов и дырок потока в различных частях транзистора.
  • Биполярные транзисторы состоят либо из ПНП или полупроводникового типа "сэндвич" структуры типа NPN.
  • Три провода биполярного транзистора называют эмиттера, базы, и коллектора.
  • Функция Транзисторы в качестве регуляторов тока, позволяя небольшой ток контролировать больший ток. Величина тока допускается между коллектором и эмиттером в первую очередь определяется количеством тока перемещения между базой и эмиттером.
  • Для того , чтобы транзистор , чтобы надлежащим образом функционировать в качестве регулятора тока, контролирующий (базовый) ток , а контролируемый (коллектор) токи должны идти в соответствующих направлениях: зацеплении аддитивно на эмиттере и идти против символа эмиттерного стрелки.
 
Транзистор как переключатель (BJT) PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 08:16

Транзистор как переключатель (BJT)

Глава 4 - биполярный Транзисторы


Поскольку ток коллектора транзистора пропорционально ограничена его базовый ток, он может быть использован в качестве своего рода управляемый током выключателя. Относительно небольшой поток электронов, посланных через базу транзистора имеет возможность осуществлять контроль над гораздо большим потоком электронов через коллектор.

Предположим, что у нас была лампа, которую мы хотели, чтобы включать и выключать с помощью переключателя. Такая схема была бы чрезвычайно просто , как на рисунке ниже (а).

Для наглядности, давайте вставить транзистор вместо коммутатора, чтобы показать, как оно может контролировать поток электронов через лампу. Помните, что контролируемый ток через транзистор должен идти между коллектором и эмиттером. Так как ток через лампу, которую мы хотим контролировать, мы должны расположить коллектором и эмиттером нашего транзистора, где оба контакта переключателя были. Мы также должны убедиться , что ток светильника будет двигаться против направления символа эмиттер стрелки , чтобы гарантировать , что смещение перехода транзистора будет правильным , как на рисунке ниже (б).




(а) механический выключатель, (б) NPN - транзистор переключатель, (с) PNP - транзистор переключатель.

Транзистор PNP также могут быть выбраны для работы. Его применение показано на рисунке выше (с).

Выбор между NPN и PNP действительно произвольно. Все , что имеет значение в том , что соответствующие текущие направления сохраняются для правильного соединения смещения (электронный поток , идущий со стрелкой условным обозначением транзистора).

Возвращаясь к транзистору NPN в нашем примере схемы, мы столкнулись с необходимостью добавить что-то еще, так что мы можем иметь базовый ток. Без связи с базовым проводом транзистора, базовый ток будет равен нулю, и транзистор не может включать, в результате чего в лампе, который всегда выключен. Помните, что для транзистора NPN, базовый ток должен состоять из электронов, вытекающих из эмиттера в базу (против символа эмиттер стрелки, так же, как ток лампы). Пожалуй, проще всего было бы сделать, чтобы подключить переключатель между базой и коллектором проводов транзистора как показано на рисунке ниже (а).




Транзистор: (а) отсечки, выключения лампы; (б) насыщенный, лампа на.



Если выключатель разомкнут , как на рисунке выше (а), основание
Провод транзистора останется "плавающей" (не подключен ни к чему) и не будет никакого тока через него. В этом состоянии транзистор
Говорят , что обрезание. Если переключатель замкнут , как на рисунке выше (б), то электроны будут иметь возможность течь от эмиттера через к базе транзистора, через коммутатор, до левой части лампы, обратно к положительной стороне аккумулятор. Этот базовый ток позволит значительно больший поток электронов от эмиттера через к коллектору, тем самым освещая лампу. В этом состоянии максимального тока в цепи, транзистор называется насыщенным.

Конечно, это может показаться бессмысленным использовать транзистор в этом качестве для управления лампой. В конце концов, мы все еще с помощью переключателя в цепи, не так ли? Если мы все еще используем переключатель для управления лампой-если только косвенно-то какой смысл иметь транзистор для управления током? Почему бы не просто вернуться к нашей исходной схеме и использовать переключатель непосредственно для управления током лампы?

Две точки могут быть сделаны здесь, на самом деле. Во-первых является тот факт, что при использовании в
Таким образом, контакты реле нужно обрабатывать только то, что мало базового тока
необходимо, чтобы включить транзистор на; сам транзистор обрабатывает большинство
ток лампы. Это может быть важным преимуществом, если переключатель
имеет низкий текущий рейтинг: небольшой переключатель может быть использован для управления
относительно высокого тока нагрузки. Что еще более важно, ток-контролирующий поведение транзистора позволяет использовать что-то совершенно другое, чтобы включить лампу или выключить. Рассмотрим рис ниже , где пара солнечных элементов обеспечивает 1 V преодолеть Ве транзистора 0,7 В , чтобы вызвать базовый поток тока, который , в свою очередь , контролирует лампу.




Солнечная батарея служит датчиком освещенности.

Или, мы могли бы использовать термопару (многие соединенные последовательно) , чтобы обеспечить необходимую базовый ток для включения транзистора на рис ниже .




Одна термопара обеспечивает менее 40 мВ. Многие в серии может производить сверх 0,7 V транзистора V BE вызвать базовый поток тока и последующее ток коллектора к лампе.

Даже микрофон (рис ниже ) с достаточным напряжением и током (с усилителем) выход может включить транзистор на условии , что его выход выпрямляется от сети переменного тока в постоянный ток , так что эмиттер-база PN перехода внутри транзистора всегда будет вперед предвзятым :




Усиленный сигнал микрофона выпрямляется в постоянный ток для смещения базы транзистора , обеспечивающего больший ток коллектора.

Дело должно быть совершенно очевидно , к настоящему времени : любой достаточный источник постоянного тока может быть использован для включения транзистора на, и что источник тока должен быть только часть тока , необходимого для питания лампы. Здесь мы видим , что транзистор функционирует не только как переключатель, но как истинный усилителя: с использованием сигнала с относительно низкой мощности , чтобы контролировать относительно большое количество энергии. Обратите внимание, что фактическая мощность для освещения лампы происходит от батареи справа от схемы. Это не так, хотя небольшой ток сигнала от клетки, термопарой, или микрофона солнечной настоящее время волшебным образом превращается в большее количество энергии. Скорее всего , эти маленькие источники энергии просто контроль заряда аккумулятора , чтобы зажечь лампу.

  • ОБЗОР:
  • Транзисторы могут быть использованы в качестве переключающих элементов, для управления мощностью постоянного тока на нагрузку. Включен (управляемый) ток проходит между эмиттером и коллектором; контрольный ток проходит между эмиттером и базой.
  • Когда транзистор имеет нулевой ток через него, говорят , быть в состоянии отсечки (полностью непроводящей).
  • Когда транзистор имеет максимальный ток через него, говорят , быть в состоянии насыщения (полностью проводящей).
 
Проверка транзистора (BJT) PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 08:17

Проверка транзистора (BJT)

Глава 4 - биполярный Транзисторы


Биполярные транзисторы изготовлены из трехслойного полупроводникового типа "сэндвич" либо ПНП или NPN. Таким образом, транзисторы регистрации в качестве двух диодов, соединенных спина к спине при испытании с мультиметра "сопротивление" или функции "обратный диод", как показано на рисунке ниже. Низкие показания сопротивления на основании с черным отрицательным (-) приводит соответствуют материалу N-типа в базе транзистора PNP. О символе, материал N-типа является "острым", чтобы по стрелке база-эмиттер, который является базовым для этого примера. P-типа эмиттера соответствует другому концу стрелы на база-эмиттер, эмиттер. Коллектор очень похож на эмиттер, а также Р-типа материал стыка PN.




ПНП проверка транзистора метр: (а) вперед BE, BC, сопротивление низкое; (б) обратный BE, BC, сопротивление ∞.

Здесь я предполагаю, что использование мультиметра с функцией только один диапазон непрерывность (сопротивление), чтобы проверить стыки PN. Некоторые мультиметры оснащены двумя отдельными проверки непрерывности функций: сопротивление и "Проверка диодов" каждый со своей собственной цели. Если измерительный прибор имеет функцию, обозначенный "обратный диод", использовать что вместо диапазона "сопротивление", и прибор покажет фактическое прямое напряжение PN-перехода, а не только в том, не проводит ток он.

Показания счетчика будет точно напротив, конечно же, для транзистора NPN, с обоими PN переходов перед другим способом. Низкие показания сопротивления с ведущим красным (+) на базе является "противоположный" условие для транзистора NPN.

Если мультиметр с функцией "обратный диод" используется в этом тесте, будет установлено, что эмиттер-база обладает немного более прямое падение напряжения, чем коллектор-база перехода. Эта разница напряжения в прямом направлении обусловлена ​​разницей в концентрации легирующей между эмиттером и коллектором областей транзистора: эмитент является намного более сильно легированного кусок полупроводникового материала, чем коллектор, в результате чего его соединения с основанием для получения более высокого прямого напряжения падение.

Зная это, становится возможным определить, какой провод, который на немаркированной транзистора. Это важно, так как транзистор упаковки, к сожалению, не стандартизирован. Все биполярные транзисторы имеют три провода, конечно, но положение трех проводов на фактическом физическом пакете не расположены в любой универсальной, стандартизированной порядке.

Предположим, что техник находит биполярный транзистор и переходит к непрерывности измерения с набором мультиметра в режиме "обратный диод". Измерение между парами проводов и записи значений , отображаемых счетчиком, техник получает данные на рисунке ниже .

  • Измеритель прикосновения провод 1 (+) и 2 (-): "ПР"
  • Измеритель прикосновения провод 1 (-) и 2 (+): "ПР"
  • Измеритель прикосновения провод 1 (+) и 3 (-): 0,655 V
  • Измеритель прикосновения провод 1 (-) и 3 (+): "ПР"
  • Метр трогательная провод 2 (+) и 3 (-): 0,621 V
  • Измеритель прикосновения провод 2 (-) и 3 (+): "ПР"

Неизвестный биполярный транзистор. Какие терминалы эмиттера, базы и коллектора? Показания Ω-метровые между терминалами.

Только комбинации контрольных точек, дающих проведение показания счетчика являются провода 1 и 3 (красный щуп 1 и черный щуп на 3), и провода 2 и 3 (красный щуп 2 и черный щуп на 3). Эти два чтения должны указывать вперед смещение эмиттера к базовой развязке (0.655 вольт) и коллектор-база перехода (0,621 вольт).

Сейчас мы ищем одного провода общим для обоих наборов проводящих чтений. Она должна быть базовая связь транзистора, потому что база является единственным слоем устройства трехслойной общие для обоих наборов PN-переходов (эмиттер-база и база-коллектор). В этом примере, что провод № 3, являются общими для обоих 1-3 и комбинаций контрольных точек 2-3. В обоих этих наборов показаний счетчиков, черный (-) испытания счетчика провод прикасался провод 3, который говорит нам о том , что база этого транзистора выполнен из полупроводникового материала N-типа (черный = минус). Таким образом, транзистор является ПНП с основанием на проводе 3, эмиттер на проводе 1 и коллектора на проводе 2 , как описано на рисунке ниже .

  • Е и С высоким R: 1 (+) и 2 (-): "ПР"
  • С и Е высокий Р: 1 (-) и 2 (+): "ПР"
  • Е и В вперед: 1 (+) и 3 (-): 0,655 V
  • Е и В обратном: 1 (-) и 3 (+): "ПР"
  • С и В вперед: 2 (+) и 3 (-): 0,621 V
  • С и В обратном: 2 (-) и 3 (+): "ПР"

Терминалы BJT определены Q-метр.

Пожалуйста , обратите внимание , что базовый провод в данном примере не является средним ведущим транзистора, как можно было бы ожидать от трехслойной модели «сэндвич» биполярного транзистора. Это довольно часто случается, и имеет тенденцию к запутать новых студентов электроники. Единственный способ быть уверенным, который свинец, который является проверкой метра, или с помощью ссылки "паспорт" в документации производителя по этому конкретному номеру детали транзистора.

Зная, что биполярный транзистор ведет себя как два спина к спине диодов при тестировании с помощью измерителя проводимости полезно для идентификации неизвестного транзистора чисто по показаниям счетчика. Это также полезно для быстрой функциональной проверки транзистора. Если техник должны были измерить непрерывность больше , чем два или какой - либо менее двух из шести комбинаций свинца тестов, он или она будет знать немедленно , что транзистор был неисправен (или же , что он не был биполярный транзистор, а что - то другое -a отличная возможность, если нет номера деталей не может быть установлен для идентификации наверняка!). Тем не менее, "два диода" модель транзистора не может объяснить, как и почему он действует в качестве усиливающей устройства.

Чтобы лучше проиллюстрировать этот парадокс, давайте рассмотрим один из транзисторов коммутатора схем с использованием физической схемы на рисунке ниже , чем на схематическом символ для обозначения транзистора. Таким образом, два PN перекрестки будет легче увидеть.




Небольшой базовый ток , протекающий в прямом направлении база-эмиттер позволяет большой ток через обратное смещение базовой коллекторного перехода.

Серым цветом диагональная стрелка показывает направление потока электронов через эмиттер-база. Эта часть имеет смысл, так как электроны текут из N-типа эмиттера в P-типа базы: стык, очевидно, вперед-предвзятым. Тем не менее, база-коллекторный переход это совершенно другое дело. Обратите внимание, как серого цвета толщиной стрелка указывает в направлении потока электронов (до-палатах) от основания к коллектору. С основанием из P-типа и коллектором N-типа материала, это направление потока электронов явно назад в направлении обычно ассоциируется с PN-перехода! Нормальный PN перехода не допустит этого "назад" направление потока, по крайней мере, не без предоставления значительного сопротивления. Тем не менее, насыщенный транзистор показывает очень слабое сопротивление к электронов, весь путь от эмиттера к коллектору, о чем свидетельствует освещении лампы!

Очевидно то, что-то, что происходит здесь, что бросает вызов простой "два диода" объяснительную модель биполярного транзистора. Когда я впервые был узнать о работе транзистора, я попытался построить свой собственный транзистор из двух спина к спине диодов, как показано на рисунке ниже .




Пара спина к спине диодов не действуют как транзистор!

Моя схема не работала, и я был озадачен. Тем не менее полезно "два диода" описание транзистора может быть для целей тестирования, это не объясняет, как транзистор ведет себя как управляемый коммутатор.

То, что происходит в транзисторе заключается в следующем: обратное смещение базового коллекторного перехода предотвращает ток коллектора, когда транзистор находится в режиме отсечки (то есть, когда нет базового тока). Если база-эмиттер смещен в прямом направлении с помощью управляющего сигнала, нормально блокирующие действие базового коллекторного перехода отменяется и тока разрешается через коллектор, несмотря на то, что электроны собираются "неправильный путь" через этот PN узел. Это действие зависит от квантовой физики полупроводниковых переходов, и может иметь место только тогда, когда два спая правильно расставленные и концентрации легирования трех слоев правильно сложена. Два диода, подключенными последовательно не отвечают этим критериям; верхний диод никогда не может "включить", когда все наоборот предвзято, независимо от того, сколько тока проходит через нижний диод в цепи базового провода.
См биполярных транзисторов, CH 2 для более подробной информации.

Что допинг концентрации играют решающую роль в специальных способностей транзистора дополнительно свидетельствует тот факт, что коллектором и эмиттером не являются взаимозаменяемыми. Если транзистор просто рассматривается как два спина к спине PN переходов, или просто как обычный NPN или ПНП сэндвич материалов, это может показаться, что любой конец транзистора может служить в качестве коллектора или эмиттера. Это, однако, не соответствует действительности. При подключении «назад» в цепи, ток база-коллектор будет не в состоянии контролировать ток между коллектором и эмиттером. Несмотря на то , что оба эмиттера и коллектора слоев биполярного транзистора того же типа легирования (или N или P), коллектором и эмиттером, безусловно , не идентичны!

Ток через эмиттер-база позволяет току через обратном смещении базового коллекторного перехода. Действие базового тока можно рассматривать как "открытие ворота" для тока через коллектор. Более конкретно, любое заданное количество эмиттера на базу тока позволяет ограниченное количество база-коллектор тока. Для каждого электрона, который проходит через эмиттер-база и на через базовый провод, определенное, количество электронов, проходят через переход база-коллектор, и не больше.

В следующем разделе, это токоограничивающие транзистора будет исследован более подробно.

  • ОБЗОР:
  • Испытано с помощью мультиметра в "сопротивлении" или "Проверка диода" режима, транзистор ведет себя как два спина к спине PN (диод) соединений.
  • Эмиттер-база PN перехода имеет немного большее падение напряжения, чем коллектор-база PN-перехода, из-за более тяжелого легирования эмиттера полупроводникового слоя.
  • Обратной предвзятым база-коллектор ответвительные обычно блокирует любой ток от прохождения через транзистор между эмиттером и коллектором. Тем не менее, что узел начинает проводить, если ток проходит через базовый провод. Базовый ток можно рассматривать как "открытие ворота" в течение определенного, ограниченного количества тока через коллектор.
 
Активный режим работы (BJT) PDF Печать E-mail
Автор: Administrator   
17.01.2017 08:18

Активный режим работы (BJT)

Глава 4 - биполярный Транзисторы


Когда транзистор находится в полностью выключенном состоянии (например , открытого переключателя), оно называется обрезание. И наоборот, когда она полностью проводящая между эмиттером и коллектором (передавить как можно больше ток через коллектор в качестве коллектора источника питания и нагрузки позволит), она называется насыщенным. Эти два режима работы разведанные до сих пор в использовании транзистора в качестве переключателя.



Тем не менее, биполярные транзисторы не должны быть ограничены этими двумя крайними режимами работы. Как мы узнали в предыдущем разделе, база тока "открывает ворота" для ограниченного количества тока через коллектор. Если этот предел для контролируемого тока больше нуля, но меньше максимально допустимой схемой питания и нагрузки, транзистор будет "душить" ток коллектора в режиме где-то между обрезанием и насыщенностью. Этот режим работы называется активный режим.

Автомобильная аналогия для работы транзистора выглядит следующим образом : обрезание является условием не движущей силой , генерируемой механической части автомобиля , чтобы заставить его двигаться. В режиме отсечки, то тормоз (нулевой ток базы), предотвращая движение (ток коллектора). Активный режим автомобиль движется с постоянной, регулируемой скоростью (постоянный, регулируемый ток коллектора) , как диктуемого водителем. Насыщение автомобиль движении вверх по крутому склону , что мешает ему так быстро , как водитель хочет. Другими словами, "насыщенный" автомобиль один с педали акселератора толкнул весь путь вниз (базовый ток, призывая к больший ток коллектора, чем может быть обеспечена в цепи питания / нагрузки).

Давайте создадим схему для SPICE моделирования, чтобы продемонстрировать, что происходит, когда транзистор находится в активном режиме работы. (Рисунок ниже )

 биполярный транзистор моделирования 
 i1 0 1 DC 20u
 q1 2 1 0 mod1
 vammeter 3 2 DC 0
 v1 3 0 DC
 .MODEL mod1 NPN 
 .dc v1 0 2 0.05 
 .plot DC I (vammeter)
 .конец

Схема для "активный режим" SPICE моделирования и список соединений.

"Q" является стандартным буквенное обозначение для транзистора в схеме, так же, как "R" для резистора и «С» для конденсатора. В этой схеме, у нас есть транзистор NPN с питанием от батареи (V 1) и контролируется ток через источник тока (I 1). Источник тока представляет собой устройство, которое выдает определенное количество тока, генерируя, как много или как мало напряжения на его выводах, чтобы гарантировать, что точное количество тока через него. Источники тока, как известно, трудно найти в природе (в отличие от источников напряжения, которые контрастной попытки для поддержания постоянного напряжения, вывода, как много или как мало тока в выполнении этой задачи), но может быть смоделированных с небольшой коллекцией электронных компонентов , Как мы собираемся , чтобы увидеть, транзисторы сами по себе , как правило , чтобы имитировать постоянного тока поведение источника тока в их способности регулировать ток при фиксированном значении.

При моделировании SPICE, мы установим источник тока при постоянном значении 20 мкА, а затем изменять источник напряжения (V 1) в диапазоне от 0 до 2 вольт и контролировать , сколько ток проходит через него. "Фиктивный" батареи (V амперметр) на рисунке выше , с выходом 0 вольт служит только для обеспечения SPICE с элемента схемы для измерения тока.




Радикальные напряжения коллектора от 0 до 2 В с постоянном токе базы 20 мкА , мы получим постоянный ток коллектора 2 мА в области насыщения.

Постоянная базовый ток 20 мкА устанавливает предельный ток коллектора 2 мА, ровно в 100 раз больше. Обратите внимание на то, как плоская кривая в (рис выше ) для тока коллектора в диапазоне напряжения батареи от 0 до 2 вольт. Единственным исключением из этого безликого сюжета в самом начале, где батарея возрастает от 0 вольт до 0,25 вольт. Там, ток коллектора быстро увеличивается от 0 ампер до предела 2 мА.

Давайте посмотрим, что произойдет, если мы будем изменять напряжение батареи в более широком диапазоне, на этот раз от 0 до 50 вольт. Мы будем держать базу тока стабильным на уровне 20 мкА. (Рисунок ниже )

 биполярный транзистор моделирования 
 i1 0 1 DC 20u
 q1 2 1 0 mod1
 vammeter 3 2 DC 0
 v1 3 0 DC
 .MODEL mod1 NPN
 .dc v1 0 50 2
 .plot DC I (vammeter)
 .конец

Подметания напряжения коллектора от 0 до 50 В с постоянном токе базы 20 мкА , мы получим постоянный ток коллектора 2 мА.

Тот же результат! Ток коллектора на рисунке выше имеет абсолютно устойчиво в 2 мА, хотя батарея (v1) напряжение изменяется на всем пути от 0 до 50 вольт. Казалось бы, от нашего моделирования, что коллектор-эмиттер имеет небольшой эффект от перегрузки по току коллектора, за исключением очень низких уровней (чуть выше 0 вольт). Транзистор выступает в качестве регулятора тока, что позволяет точно 2 мА через коллектор и не более.

Теперь давайте посмотрим , что произойдет , если мы увеличиваем Контроллинг (I 1) тока от 20 мкА до 75 мкА, в очередной раз подметает батарею (V 1) напряжения от 0 до 50 вольт и графиков ток коллектора на рисунке ниже .



 биполярный транзистор моделирования 
 i1 0 1 DC 75U
 q1 2 1 0 mod1
 vammeter 3 2 DC 0
 v1 3 0 DC
 .MODEL mod1 NPN
 .dc v1 0 50 2 i1 15U 75U 15U
 .plot DC I (vammeter)
 .конец

Радикальные коллектора напряжение от 0 до 50 В (.dc v1 0 50 2) с постоянном токе базы 75 мкА , мы получим постоянный 7,5 мА ток коллектора. Другие кривые генерируются тока развертки (i1 15U 75U 15U) в отчете анализа DC (.dc v1 0 50 2 i1 15U 75U 15U).

Не удивительно, что SPICE дает нам подобный сюжет: плоская линия, держится стабильно на этот раз на 7,5 мА ровно в 100 раз основании тока в диапазоне напряжений от батареи чуть выше 0 вольт до 50 вольт. Оказывается , что базовый ток является решающим фактором для коллекторного тока, напряжение батареи V 1 нерелевантное тех пор , пока он находится выше определенного минимального уровня.

Это напряжение / текущие отношения полностью отличается от того, что мы привыкли видеть через резистор. С помощью резистора, ток возрастает линейно, как напряжение на нем возрастает. Здесь, с транзистором, ток от эмиттера к коллектору не остается ограниченной при фиксированном максимальном значении, независимо от того, насколько высоко напряжение эмиттера и коллектора увеличивается.


Часто бывает полезно накладывать несколько графиков ток коллектора / напряжение для различных базовых токов на том же графике , как на рисунке ниже . Коллекция кривых , как этот-одной кривой , построенной для каждого отдельного уровня тока базы-для конкретного транзистора называют характеристическими кривыми транзистора:




Коллектор напряжения на эмиттер против тока коллектора для различных базовых токов.


Каждая кривая на графике отражает ток коллектора транзистора, построенные по диапазону коллектор-эмиттер при заданном количестве базового тока. Поскольку транзистор имеет тенденцию выступать в качестве регулятора тока, ограничивая ток коллектора в пропорции, установленной базового тока, полезно выразить эту величину в качестве стандартной меры производительность транзисторов. В частности, отношение тока коллектора к току базы известно как отношение бета (обозначается греческой буквы Р):


Иногда β коэффициент обозначается как "Н" Ф.Е., этикетке , используемой в филиале математического анализа полупроводниковых известный как "гибридные параметры" , которые стремится достичь точного предсказания производительности транзистора с подробными уравнениями. Гибридные переменные параметров много, но каждый из них помечены общей буквой "Н" и конкретного индекса. Переменная "ч фе" является еще одним (стандартизированным) способом выражения отношения тока коллектора к току базы и взаимозаменяем с "р." Отношение β является безразмерный.

β для любого транзистора определяется его конструкцией: она не может быть изменен после изготовления. Редко иметь два транзистора одинаковой конструкции в точности совпадать из-за физических переменных afecting р. Если конструкция цепи опирается на равных соотношениях бета между несколькими транзисторами, "соответствуют наборы" транзисторов можно приобрести за дополнительную плату. Тем не менее, как правило, считается плохой практикой проектирования для проектирования схем с такими зависимостями.

Β транзистора не остается стабильным при всех условиях эксплуатации. Для фактического транзистора, отношение β может варьироваться в зависимости от фактора более 3 в пределах рабочего тока пределы. Например, транзистор с рекламируемой р 50 на самом деле может проверить с I C / I B отношения , как низко как 30 и вплоть до 100, в зависимости от величины тока коллектора, температуры транзистора, и частота усиливаемого сигнала, среди других факторы. Для целей учебник является достаточной, чтобы взять на себя постоянную & beta; для любого данного транзистора; понимать, что реальная жизнь не так просто!

Иногда полезно для понимания в "типовых" сложных электронных компонентов с коллекцией более простых, лучше понятных компонентов. Модель на рисунке ниже используется во многих вводных текстах электроники.




Элементарный диод резистор транзистор модели.

Эта модель бросает транзистор в качестве комбинации диода и реостата (переменного резистора). Ток через база-эмиттер диода контролирует сопротивление коллектор-эмиттер реостатом (как это следует из пунктирной линии, соединяющей два компонента), таким образом, контролируя ток коллектора. Транзистор NPN моделируется на рисунке показан, но PNP транзистор будет лишь немного отличаться (только база-эмиттер диод будет в обратном порядке). Эта модель удается, иллюстрирующая основную концепцию транзистора усиления: как базовый сигнал тока может осуществлять контроль над коллекторного тока. Тем не менее, мне не нравится эта модель, так как она miscommunicates понятие установленного количества сопротивления коллектор-эмиттер для заданного количества базового тока. Если бы это было правдой, то транзистор не регулировал бы ток коллектора вообще , как показывают характерные кривые. Вместо того, чтобы ток коллектора кривых уплощение после их краткого подъема по мере увеличения напряжения коллектор-эмиттер, ток коллектора будет прямо пропорциональна напряжения коллектор-эмиттер, неуклонно растет в прямой линии на графике.

Лучше модель транзистора, часто видели в более продвинутых учебниках, как показано на рисунке ниже .




Источник тока модель транзистора.

Это ставит под транзистор как комбинация диода и источника тока, выход источника тока быть установлен в (отношение & beta;) кратно базового тока. Эта модель является гораздо более точным в изображении истинных входных / выходных характеристик транзистора: ток базы устанавливает определенное количество тока коллектора, а не определенное количество сопротивления коллектор-эмиттер , как первая модель предполагает. Кроме того, эта модель выступает при выполнении сетевого анализа на транзисторных схем, источник тока, хорошо понимаемый теоретический компонент. К сожалению, с использованием в качестве источника тока для моделирования током управления поведением транзистора может ввести в заблуждение: ни в коем случае транзистор никогда не действуют в качестве источника электрической энергии. Источник тока не моделирует тот факт, что его источником энергии является внешний источник питания, аналогичный усилителю.

  • ОБЗОР:
  • Транзистор называется в активном режиме , если он работает где - то между полностью на (насыщенный) и полностью выключен (отсечка).
  • Базовый ток регулирует ток коллектора. По регулирования, мы имеем в виду , что не больше ток коллектора не может существовать , чем разрешено базовым током.
  • Соотношение между током коллектора и током базы называется "бета" (β) или "ч фе".
  • бета коэффициенты различны для каждого транзистора, и
  • р изменения для различных условий эксплуатации.
 
« ПерваяПредыдущая12345678910СледующаяПоследняя »

Страница 6 из 156
Для тебя
Читай
Товарищи
Друзья