Как я могу насытить NPN-транзистор?

Я понимаю, что в режиме «насыщения» BJT функционирует как простой переключатель. Я использовал это перед тем, как управлять светодиодами, но я не уверен, что понимаю, как я получил транзистор в этом состоянии.

Повышается ли BJT, поднимая Vbe выше определенного порога? Я сомневаюсь в этом, потому что BJT, как я их понимаю, управляются по току, а не контролируются напряжением.

Является ли BJT насыщенным, позволяя Ib преодолевать определенный порог? Если да, то этот порог зависит от «нагрузки», которая связана с коллектором? Является ли транзистор насыщенным просто потому, что Ib достаточно высоко, что бета транзистора больше не является ограничивающим фактором в Ic?

39 голосов | спросил Mark 14 PMpThu, 14 Apr 2011 21:54:00 +040054Thursday 2011, 21:54:00

9 ответов


12

Приводят достаточный ток в основание, так что соединение базового коллектора становится смещенным вперед. Сколько тока будет зависеть от типа транзистора. «насыщенность» связана с тем, сколько носителей заряда в базовой области может попасть в область коллектора. Некоторые из них будут поступать с базового терминала, но многие из них войдут в базовую область из области эмиттера. Помимо определенного количества базового тока, просто не будет увеличения доступных носителей заряда, которые могут пересечь B-C-соединение.

ответил JustJeff 15 AMpFri, 15 Apr 2011 01:49:31 +040049Friday 2011, 01:49:31
62

Транзистор переходит в насыщение, когда и базовый излучатель, и базовые коллекторные соединения в основном смещены вперед. Поэтому, если напряжение коллектора падает ниже базового напряжения, а напряжение эмиттера ниже базового напряжения, то транзистор находится в насыщении.

Рассмотрим схему Common Emitter Amplifier. Если ток коллектора достаточно высок, падение напряжения на резисторе будет достаточно большим, чтобы снизить напряжение коллектора ниже базового напряжения. Но обратите внимание, что напряжение коллектора не может быть слишком низким, потому что соединение с коллектором-коллектором будет подобно прямому смещенному диоду! Таким образом, у вас будет падение напряжения на узле базового коллектора, но это не будет обычный 0,7 В, это будет больше как 0,4 В.

Common Emitter Amplifier

Как вы выносите его из насыщения? Вы можете уменьшить количество базового привода на транзистор (либо уменьшить напряжение \ $ V_ {be} \ $, либо уменьшить текущую \ $ I_b \ $), которая затем уменьшит ток коллектора, что означает падение напряжения на коллекторный резистор также будет уменьшен. Это должно увеличить напряжение на коллекторе и привести к выходу транзистора из насыщения. В «крайнем» случае это происходит, когда вы выключаете транзистор. Базовый привод полностью удаляется. \ $ V_ {be} \ $ равно нулю, и поэтому \ $ I_b \ $. Следовательно, \ $ I_c \ $ также является нулевым, а коллекторный резистор подобен подтягиванию, доводя напряжение коллектора до \ $ V_ {CC} \ $.

Комментарий к вашему заявлению

  

Является ли BJT насыщенным   поднимая Vbe выше определенного порога?   Я сомневаюсь в этом, потому что BJT, как я   понять их,   управляемый током, а не   управляемое напряжение.

Существует несколько способов описания работы транзисторов. Одним из них является описание взаимосвязи между токами в разных терминалах:

$$ I_c = \ beta I_b $$

$$ I_c = \ alpha I_e $$

$$ I_e = I_b + I_c $$

и т.д.. Рассматривая это так, можно сказать, что ток коллектора управляется базовым current .

Еще один способ взглянуть на это - описать зависимость между базовым эмиттерным напряжением и током коллектора, который составляет

$$ I_c = I_s e ^ {\ frac {V_ {be}} {V_T}} $$

Таким образом, ток коллектора контролируется базовым напряжением .

Это определенно сбивает с толку. Это смутило меня в течение долгого времени. По правде говоря, вы не можете действительно отделить напряжение базового излучателя от базового тока, потому что они взаимосвязаны. Таким образом, оба представления верны. Когда вы пытаетесь понять конкретную схему или конфигурацию транзистора, я считаю, что обычно лучше всего выбрать, какая из моделей упрощает анализ.

Edit:

  

Является ли BJT насыщенным   позволяя Ib преодолевать определенный   порог? Если да, то этот порог   зависят от «нагрузки», которая подключена   коллекционеру? Является транзистором   насыщен просто потому, что Ib высока   достаточно, чтобы бета транзистора   уже не является ограничивающим фактором в   Ic?

Полужирная часть в основном правильная. Но порог \ $ I_b \ $ не является неотъемлемой частью конкретного транзистора. Это будет зависеть не только от самого транзистора, но и от конфигурации: \ $ V_ {CC} \ $, \ $ R_C \ $, \ $ R_E \ $ и т. Д.

ответил Adam P 15 AMpFri, 15 Apr 2011 02:00:25 +040000Friday 2011, 02:00:25
6

BJT-транзистор будет насыщен в тот момент, когда Ic не будет следовать линейному соотношению:

  

\ $ I_c = HFE * I_b \ $.

Таким образом, все, что нам нужно сделать, это ограничить Ic от достижения этого значения.

Так как \ $ I_b \ $ определяется значением резистора, подключенного к основанию, и управляющего напряжения на другом его конце, легко заставить \ $ I_b \ $ на любое значение. Когда \ $ I_b \ $ определяется, вычислите теоретический \ $ I_c \ $ и установите \ $ R_c \ $, чтобы уменьшить его (например, на 5-8), чтобы войти в зону насыщения и не допустить, чтобы он соответствовал линейной зависимости.

Например: \ $ R_b \ $ связывается с 5V и \ $ R_c \ $ (просто для того, чтобы сделать его интересным) до 12V. Допустим HFE = 50. Если мы установим \ $ R_b = 5K \ $, то

  

\ $ I_b = (5-0.5) /5K ~ = 1mA \ $

Это означает, что \ $ I_c \ $ будет \ $ 1mA * 50 = 50mA \ $. Теперь, если мы установим, что \ $ R_c \ $ будет около 2K, это ограничит \ $ I_c \ $ до менее 6mA, значение почти в 10 раз меньше, чем линейный диапазон, и транзистор будет насыщен.

При использовании транзистора в качестве переключателя рекомендуется добавить дополнительный резистор (10K) между основанием и землей (для быстрого переключения и предотвращения утечки при условии, что BJT - тип NPN)

ответил Hooper M 23 +04002012-10-23T11:49:33+04:00312012bEurope/MoscowTue, 23 Oct 2012 11:49:33 +0400 2012, 11:49:33
1

Я знаю, что это старый вопрос, но многие люди все еще его рассматривают.

Еще один способ узнать, находится ли ваш транзистор в насыщении, посмотрев на соотношение \ $ i_C /i_B \ $. Этот параметр называется «принудительной бета-версией». Принудительная бета-версия может считаться бета-значением, необходимым для текущего состояния транзистора.

Если вы обнаружите, что значение принудительной беты ниже, чем значение бета (\ $ h_ {fe} \ $), то вы знаете, что находитесь в насыщенности, потому что в активной области вы будете использовать " полное "значение бета-версии.

Этот способ полезен, когда вы не знаете значения \ $ V_ {BE} \ $.

ответил w1res 4 FebruaryEurope/MoscowbWed, 04 Feb 2015 01:04:26 +0300000000amWed, 04 Feb 2015 01:04:26 +030015 2015, 01:04:26
1

Стоит отметить, что в «реальном мире» насыщенность НЕ является одним четко определенным состоянием. Когда вы применяете увеличивающийся базовый ток, \ $ V_ {CEsat} \ $ будет продолжать снижаться для данного тока коллектора.

«Давным-давно» я использовал биполярный транзистор для переключения делителя напряжения. Напряжение насыщения транзистора повлияло на выходное напряжение делителя. Я использовал транзистор с высоким коэффициентом усиления (вероятно, BC 817-40 с \ \ beta \ $ of ~ = 400) и базовый ток, имеющий примерно десять раз ток коллектора, т. е. «принудительная бета», равная 0,1. Это уменьшилось \ $ V_ {CEsat} \ $ до нескольких мВ по сравнению с 10-м мВ, обычно наблюдаемым при низких \ $ I_ {C} \ $.

Бета 0,1 должна редко быть полезной или приемлемой, но в этом случае она была.

В настоящее время я использую подходящий low \ $ R_ {DSon} \ $ MOSFET для коммутатора.

ответил Russell McMahon 14 +03002015-10-14T03:56:18+03:00312015bEurope/MoscowWed, 14 Oct 2015 03:56:18 +0300 2015, 03:56:18
1

Насыщенность - это когда увеличение ввода не приводит к увеличению выхода. В BJT это было бы потому, что выход достиг своей максимальной проводимости тока.

Метод, который я проектирую, для обеспечения того, чтобы переключение BJT в режиме общего эмиттера принималось в насыщение, когда проводка ...

Найдите в листе данных BJT его Ic (max) и hFE (min).

Рассчитайте требуемый базовый ток Ib как 5 x Ic (макс.) /hFE (мин)

5 x - это персональный «фактор вымывания», позволяющий использовать дополнительный базовый ток, чтобы BJT полностью вставлялся в насыщение.

Это предполагает простой случай: небольшой BJT в режиме переключения с общим эмиттером (например, <2 A) загружает низкую частоту (например, 50 кГц) с соответствующим источником основного тока. В противном случае необходимо учитывать и другие аналоговые условия, например, если насыщение BJT даст хорошие характеристики переключения, или если MOSFET /и т. Д. следует использовать вместо этого. (Это выходит за рамки этого ответа.)

ответил TonyM 26 MonEurope/Moscow2016-12-26T02:26:10+03:00Europe/Moscow12bEurope/MoscowMon, 26 Dec 2016 02:26:10 +0300 2016, 02:26:10
1

Существует два способа переключения транзистора в режим насыщения:

1) Использование резистора Rc:    мы можем вычислить максимальный ток (Ic), предположив Vce = 0. Ic (max) = Vcc /Rc

вы можете найти соответствующий базовый ток (Ib) = Ic /(beta).

Транзистор будет насыщен, если вы примените базовый ток больше, чем выше  рассчитанный базовый ток

2) Используя номинальный ток насыщения (Datasheet):      Вы можете применить базовый ток, который имеет тенденцию к увеличению тока коллектора      затем указано в техническом описании

ответил santosh 29 Maypm17 2017, 17:40:37
0

Насыщение трансивера также зависит от его спецификации. Вы должны найти график с нелинейным \ $ h_ {FE} \ $, включая \ $ V_ {BEsat} \ $ и \ $ V_ {CEsat} \ $, и использовать это \ $ \ beta \ $ для ваших вычислений.

Теперь вы можете легко вычислить базовый ток, который является \ $ I_ {C} \ over h_ {FE} \ $, и базовым необходимым резистором, который является

$$ R_ {B} = {(V_ {B} - V_ {BE}) \ over I_ {B}} $$

Найдите еще один график, показывающий влияние \ $ I_ {C} \ $ на коэффициент усиления постоянного тока.

Будьте осторожны, чтобы этот выигрыш был тем, который вы хотите.

ответил Daniel Tork 12 J000000Sunday15 2015, 09:17:53
-4

NPN BJT войдет в режим насыщения, когда значение Vcb будет ниже некоторого значения. Sedra & Smith использует значение 0,4 В, но это зависит от устройства.

Хотя я понятия не имею, почему вы хотите использовать BJT в качестве коммутатора. MOSFETS лучше подходят для этой задачи.

ответил udushu 14 PMpThu, 14 Apr 2011 22:48:11 +040048Thursday 2011, 22:48:11

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132