Транзистор характеристика: Основные характеристики и параметры транзисторов

Характеристики и параметры транзисторов | Основы электроакустики

 

Характеристики и параметры транзисторов

 

Транзисторы разделяются на типы (подтипы) по классификационным параметрам. Например,маломощные низкочастотные и среднечастотные транзисторы классифицируются по таким параметрам, как коэффициент усиления по току и предельная частота усиления или генерации. В отдельных случаях особо выделяют шумовые свойства транзисторов, характеризуемые коэффициентом шума, или способность транзисторов работать при повышенных напряжениях на коллекторе.

Маломощные высокочастотные транзисторы классифицируются по статическому коэффициенту усиления тока в схеме с общим эмиттером (ОЭ) и модулю коэффициента усиления тока на частоте 10…20 МГц.

Мощные низкочастотные транзисторы классифицируются по максимальному обратному напряжению между коллектором и базой и статическому коэффициенту усиления тока в схеме с ОЭ.

При практическом использовании транзисторов используются следующие параметры.

Параметры постоянного тока используются для расчета режима транзистора по постоянному току. К этим параметрам относятся:

•  Обратный ток коллекторного перехода Iко — ток через переход коллектор—база при отключенном эмиттере и заданном напряжении на коллекторе.
• Обратный ток эмиттерного перехода Iэо — ток через переход эмиттер—база при отключенном коллекторе и заданном напряжении на эмиттере.
• Начальный ток коллектора Iкн — ток в цепи коллектора при замкнутых эмиттере и базе и заданном напряжении на коллекторе. В некоторых случаях указывается начальный ток коллектора при включении между базой и эмиттером заданного сопротивления.
•  Ток коллектора запертого транзистора Iкз — ток коллектора при обратном смещении эмиттерного перехода и заданных напряжениях на эмиттере и коллекторе.

Параметры малого сигнала характеризуют работу транзисторов в различных усилителях. Переменные токи и напряжения на электродах транзисторов при измерениях этих параметров должны быть малыми по сравнению с постоянными токами и напряжениями, определяющими выбор начальной рабочей точки (начальное смещение). Сигнал считается малым, если при изменении (увеличении) переменного тока (или напряжения) в два раза значение измеряемого параметра остается неизменным в пределах точности измерений. Так как транзисторы имеют резко выраженные нелинейные свойства, параметры малого сигнала сильно зависят от выбора начального смещения. Для характеристики таких параметров чаще всего используется система Н-параметров в следующем составе:

• входное сопротивление Н11 — отношение напряжения на входе к вызванному им изменению входного тока;
• коэффициент обратной связи по напряжению h22 — отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его приращению напряжения на выходе;
• выходная проводимость Н22 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения при условии холостого хода по переменному току на входе;
• коэффициент усиления тока h31 — отношение изменения выходного тока к вызвавшему его приращению входного при условии короткого замыкания выходной цепи.

В зависимости от схемы включения к цифровым индексам добавляется буквенный: б — для схемы с ОБ, э — в схеме ОЭ, к — для схемы с ОК. Применяются и другие символы для обозначения коэффициента усиления по току: для схемы с ОБ — а, а для схемы с ОЭ — В или р.

Измерение Н-параметров, как правило, производится на низкой частоте (50… 1000 Гц). Они используются при расчетах низкочастотных усилителей, преимущественно первых каскадов, работающих на малых сигналах. На высокой частоте коэффициенты усиления тока становятся комплексными величинами (так же как и другие Н-параметры). Усилительные свойства транзисторов на высокой частоте характеризуются модулем коэффициента усиления тока ¦а¦, ¦h31б] или ¦В¦. Частота, на которой значение ¦h31бl уменьшается на 3 дБ (около 30%) по сравнению с Наш, измеренным на низкой частоте, называется предельной частотой усиления тока fa.

Модуль усиления тока в схеме ОЭ уменьшается с ростом частоты более заметно, чем в схеме ОБ. В некоторой области частот параметр ¦h31э¦ обратно пропорционален частоте: ¦h31э¦=Fт/F. Частота F, — граничная частота усиления тока базы. На этой частоте модуль ¦Н21э¦ равен 1. Имеет место приближенное соотношение: fа=mFт где т=2 для бездрейфовых и т=1,6 для дрейфовых транзисторов.

К малосигнальным параметрам относятся также емкости переходов транзистора.

•  Емкость коллекторного перехода Ск — емкость, измеренная между коллекторным и базовым выводами транзистора при отключенном эмиттере и обратном смещении на коллекторе.
•  Емкость эмиттерного перехода Сэ — емкость, измеренная между выводами эмиттера и базы при отключенном коллекторе и обратном смещении на эмиттере. Значения емкостей Ск и Сэ зависят от приложенного напряжения. Если, например, указано значение Ск при напряжении U, то емкость Скх при напряжении U, можно найти из приближенной формулы: Скх = Cк(U/Uх)m, где m определяется таким же образом, как и в формуле .
• Максимальная частота генерации Fмакс — наибольшая частота автоколебаний в генераторе на транзисторе. С достаточной точностью можно считать, что Fмакc — частота, на которой коэффициент усиления транзистора по мощности равен единице.
• Коэффициент шума Кш — отношение полной мощности шумов на выходе транзистора к части мощности, вызываемой тепловыми шумами сопротивления источника сигнала. Коэффициент шума выражается в децибелах. Его значение дается для определенного частотного диапазона. Для большинства транзисторов минимальные шумы наблюдаются при работе на частотах 1000.. .4000 Гц. На высоких и низких частотах шумы увеличиваются. Обычно минимальное значение Рш соответствует малым токам коллектора (0,1…0,5 мА) и малым коллекторным напряжениям (0,5… 1,5 В). Шумы резко увеличиваются при повышении температуры. Приводимые в справочных данных значения Рд, относятся к оптимальному внутреннему сопротивлению источника сигнала и режиму работы, которые и следует использовать при проектировании малошумящих усилителей.

Параметры большого сигнала характеризуют работу в режимах, при которых токи и напряжения между выводами транзистора меняются в широких пределах. Эти параметры используются для расчета ключевых схем, предоконечных и оконечных усилителей низкой и высокой частоты, автогенераторов.

• Статический коэффициент усиления по току: Вcт=(Iк-Iко)/(Iб+Iко). В рассматриваемом случае ток коллектора и ток базы существенно превосходят тепловой ток коллектора 1„„, поэтому на практике пользуются формулой: Вст=Iк/Iб.
• Статическая крутизна прямой передачи Sст — отношение постоянного тока коллектора к постоянному напряжению на входе транзистора. Параметр Sст используется для транзисторов средней и большой мощности, работающих в схемах, где источник входного сигнала имеет малое внутреннее сопротивление. Напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме насыщения измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов или определенной глубине насыщения.
• Глубина насыщения — это отношение прямого тока базы к току, при котором транзистор находится на границе насыщения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора в режиме насыщения измеряется при тех же условиях, что и напряжение между коллектором и эмиттером транзистора в режиме насыщения.
• Время рассасывания Тр — интервал времени между моментом подачи на базу транзистора запирающего импульса и моментом, когда напряжение на коллекторе достигает уровня (0,1…0,3)Е„ — напряжение питания коллекторной цепи). Время рассасывания зависит от глубины насыщения транзистора и измеряется при определенном значении коллекторного и базового токов.

Параметры предельных режимов работы.

•  Максимальная мощность, рассеиваемая прибором — Раакс- Так как в транзисторах подавляющая часть рассеиваемой мощности выделяется в области коллекторного перехода, то эта мощность практически равна максимальной мощности, рассеиваемой на коллекторном переходе.
• Максимальный ток коллектора — определяет максимальный ток коллектора при максимальном напряжении на коллекторе и максимально допустимой рассеиваемой мощности.
• Максимальное обратное напряжение между коллектором и базой транзистора — Этот параметр используется обычно для расчета режима работы запертого транзистора или при включении его по схеме ОБ и генератора тока в цепи эмиттера.
• Максимальное обратное напряжение на переходе эмиттер—база . Этот параметр используется для расчета режима работы, когда на входе действует запирающее напряжение (усилители в режиме В, различные импульсные схемы).
• Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора Uкэ макс при условии короткого замыкания эмиттера с базой. В ряде случаев этот параметр приводится при условии включения между базой и эмиттером резистора заданного сопротивления.Параметр Uкэ макс используется при расчетах режима работы транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером и при отсутствии запирающего напряжения или когда оно мало, например, менее 1 В.
• Максимальные значения токов, напряжений и мощности определяют границы области гарантированной надежности работы. Так как работа в предельном режиме соответствует самой низкой надежности, то использование предельных режимов в схемах, от которых требуется высокая надежность, не допускается.

Практика показывает, что при использовании полупроводниковых приборов в облегченных режимах надежность их работы повышается в десятки раз по сравнению с надежностью в предельном режиме.

Тепловые параметры полупроводниковых приборов устанавливают допустимые пределы или диапазоны температуры окружающей среды и самих приборов, при которых гарантируется их надежная работа Параметры предельных режимов устанавливают­ся исходя из условий обеспечения надежной работы транзисторов. Чтобы радиотехнические устройства на транзисторах работали безот­казно, рабочие режимы транзисторов выбирают такими, при которых ток, напряжения и мощность не превышают 0,8 их максимально до­пустимых значений.

Характеристики и параметры полевого транзистора: схемы, вольт-амперные кривые

Пример HTML-страницы

Кратко охарактеризуем различные схемы включения полевого транзистора и рассмотрим его характеристики и параметры.

Содержание

1. Схемы включения транзистора.
2. Выходные (стоковые) характеристики транзистора
3. Графический анализ схем с полевыми транзисторами.
4. Свойства транзистора по усилению напряжения

Схемы включения транзистора.

Для полевого транзистора, как и для биполярного, выделяют три схемы включения. Для полевого транзистора это схемы с общим затвором (ОЗ), общим истоком (ОИ) и общим стоком (ОС). Наиболее часто используются схемы с общим истоком.

Для понимания особенностей работы некоторого электронного устройства очень полезно уметь относить конкретное решение к той или иной схеме включения (если схема такова, что это в принципе возможно).

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Моделирующие программы при замене транзистора математической моделью никак не учитывают способ включения транзистора. Важно понять, что если даже на стадии разработки математической модели имеет место ориентация на конкретную схему включения, то на стадии использования эта модель должна правильно моделировать транзистор во всех самых различных ситуациях.

При объяснении влияния напряжения uис на ширину p-n-перехода фактически использовалась схема с общим истоком (см. рис. 1.87) (Статья 1 Устройство и основные физические процессы). Рассмотрим характеристики, соответствующие этой схеме (что общепринято).

Так как в рабочем режиме i_з = 0, i_u ~ i_с, входными характеристиками обычно не пользуются. Например, для транзистора КП10ЗЛ, подробно рассматриваемого ниже, для тока утечки затвора iз ут при t < 85°С выполняется условие iз ут< 2 мкА.

Изобразим схему с общим истоком (рис. 1.89).

Выходные (стоковые) характеристики транзистора

Выходной характеристикой называют зависимость вида iс=f(uис)|uзи =const где f — некоторая функция.

Изобразим выходные характеристики для кремниевого транзистора типа КП10ЗЛ с p-n-переходом и каналом p-типа (рис. 1.90).

Обратимся к характеристике, соответствующей условию uзи = 0. В так называемой линейной области (uис< 4 В) характеристика почти линейна (все характеристики этой области представляют собой почти прямые линии, веерообразно выходящие из начала координат). Она определяется сопротивлением канала. Транзистор, работающий в линейной области, можно использовать в качестве линейного управляемого сопротивления.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

При uис = 3 В канал в области стока перекрывается. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к очень незначительному росту тока ic, так как с увеличением напряжения область, в которой канал перекрыт (характеризующаяся очень большим удельным сопротивлением), расширяется. При этом сопротивление на постоянном токе промежутка исток-сток увеличивается, а ток ic практически не изменяется.

Ток стока в области насыщения при uзи= 0 и при заданном напряжении uис называют начальным током стока и обозначают через iс нач. Для рассматриваемых характеристик iс нач = 5 мА при uис= 10 В. Для транзистора типа КП10ЗЛ минимальное значение тока iс начравно 1,8 мА, а максимальное — 6,6 мА. При uис > 22 В возникает пробой p-n-перехода и начинается быстрый рост тока.

Теперь кратко опишем работу транзистора при различных напряжениях uзи. Чем больше заданное напряжение uзи , тем тоньше канал до подачи напряжения uис и тем ниже располагается характеристика.

Как легко заметить, в области стока напряжение на p-n-переходе равно сумме uзи+uис. Поэтому чем больше напряжение uзи , тем меньше напряжение uис, соответствующее началу пробоя.

Когда uзи= 3 В, канал оказывается перекрыт областью p-n-перехода уже до подачи напряжения uис . При этом до пробоя выполняется условие i_c = 0. Таким образом,uзи _отс = 3 В.Для рассматриваемого типа транзистора минимальное напряжение отсечки +2 В, а максимальное +5 В. Эти величины соответствуют условию i_c = 10 мкА. Это так называемый остаточный ток стока, который обозначают через ic отс. Полевой транзистор характеризуется следующими предельными параметрами (смысл которых понятен из обозначений):uис _макс,uзс_макс, P_макc.

Для транзистора КП10ЗЛ uис_макс = 10 В,uзс_макс = 15 В, P_макc = 120 мВт (все при t = 85°С).

Графический анализ схем с полевыми транзисторами.

Для лучшего уяснения принципа работы схем с полевыми транзисторами полезно провести графический анализ одной из них (рис. 1.91).

Пусть Е_с = 4 В; определим, в каких пределах будет изменяться напряжение uиспри изменении напряжения uзи от 0 до 2 В.

При графическом анализе используется тот же подход, который был использован при анализе схем с диодами и биполярными транзисторами. Для рассматриваемой схемы, в которой напряжение между затвором и истоком равно напряжению источника напряжения uзи, нет необходимости строить линию нагрузки для входной цепи. Линия нагрузки для выходной цепи задается выражением Е_с =iс·Rс+uис Построим линию нагрузки на выходных характеристиках транзистора, представленных на рис. 1.92.

Из рисунка следует, что при указанном выше изменении напряжения uзинапряжение uис будет изменяться в пределах от 1 до 2,6 В, что соответствует перемещению начальной рабочей точки от точки А до точки В. При этом ток стока будет изменяться от 1,5 до 0,7 мА.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Стокозатворные характеристики (характеристики передачи, передаточные, переходные, проходные характеристики). Стокозатворной характеристикой называют зависимость вида iс=f(uзи) |uис =const где f — некоторая функция.

Такие характеристики не дают принципиально новой информации по сравнению с выходными, но иногда более удобны для использования. Изобразим стокозатворные характеристики для транзистора КП10ЗЛ (рис. 1.93).

Для некоторых транзисторов задается максимальное (по модулю) допустимое отрицательное напряжение uзи, например, для транзистора 2П103Д это напряжение не должно быть по одулю больше чем 0,5 В.

Свойства транзистора по усилению напряжения

• Крутизна стокозатворной характеристики S (крутизна характеристики полевого транзистора):

S= |diс/duзи|uзи – заданное, uис =const Обычно задается u зи= 0. При этом для транзисторов рассматриваемого типа крутизна максимальная. Для КП10ЗЛS = 1,8…3,8 мА/В при u ис= 0 В, uзи= 0, t = 20°С.

• Внутреннее дифференциальное сопротивление R_{ис диф} (внутреннее сопротивление)

Rисдиф= (duис/ diс) |uис–заданное,uзи= const

Для КП10ЗЛ R_{ис диф} = 25 кОм при u ис= 10 В,uзи=0.

• Коэффициент усиления

M = (duис/ duзи) |uзи–заданное,iс= const

Можно заметить, что M =S· R_{ис диф}

Для КП10ЗЛ при S = 2 мA/B и R_{ис диф} = 25 кОм М = 2 (мА/В) · 25 кОм = 50.

• Инверсное включение транзистора.

Полевой транзистор, как и биполярный, может работать в инверсном режиме. При этом роль истока играет сток, а роль стока — исток.

Прямые (нормальные) характеристики могут отличаться от инверсных, так как области стока и истока различаются конструктивно и технологически.

• Частотные (динамические) свойства транзистора.

В полевом транзисторе в отличие от биполярного отсутствуют инжекция неосновных носителей и их перемещение по каналу, и поэтому не эти явления определяют динамические свойства. Инерционность полевого транзистора определяется в основном процессами перезаряда барьерной емкости p-n-перехода. Свое влияние оказывают также паразитные емкости между выводами и паразитные индуктивности выводов.

В справочных данных часто указывают значения следующих дифференциальных емкостей, которые перечислим ниже:

• входная емкость С_зи — это емкость между затвором и истоком при коротком замыкании по переменному току выходной цепи;
• проходная емкость С_зс — это емкость между затвором и стоком при разомкнутой по переменному току входной цепи;
• выходная емкость С_ис — это емкость между истоком и стоком при коротком замыкании по переменному току входной цепи.

Для транзистора КП10ЗЛ С_зи < 20 пФ, С_зс << 8 пФ при uис= 10 В и uзи= 0.

Крутизну S, как и коэффициент B биполярного транзистора, в ряде случаев представляют в форме комплексного числа S. При этом, как и для коэффициента B, определяют предельную частоту f_пpед. Это та частота, на которой выполняется условие:

| Ś | = 1 / √2 ·S_пт где S_пт — значение S на постоянном токе.

Для транзистора КП103Л данные по f_пpед в использованных справочниках отсутствуют, но известно, что его относят к транзисторам низкой частоты (предназначенным для работы на частотах до 3 МГц).

Кривые характеристики транзистора | Электротехническая Академия

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Основное свойство транзистора и то, как он работает, показаны на следующем рисунке , где транзистор правильно смещен двумя источниками питания.

Рисунок: Транзистор, работающий с двумя источниками питания

  Рис. 0021 B определяют ток базы I _B , а батарея 24 В вместе с R _C определяют ток коллектора I _C . Нас интересует определение изменения тока коллектора I _C . Этот ток можно изменять либо путем изменения тока базы I _B , либо напряжения коллектор-эмиттер V _CE (напряжение между коллектором C и эмиттером E). Базовый ток можно изменять переменным резистором R _B .

Рисунок 1 Простая схема для работы транзистора.

Характеристические кривые транзистора отображают зависимость между напряжением коллектор-эмиттер и током коллектора для различных значений тока базы. Поскольку на I _C влияют два параметра, набор отдельных кривых, показанных вместе, обозначает различные рабочие условия.

Типичная кривая показана на Рис. 2a , и набор этих кривых изображены на рис. 2b . Каждая отдельная кривая отображает изменение I _C в зависимости от значения напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ) для фиксированного значения тока базы I _B .

Когда I _B  равно нулю , транзистор отключен, и он не проводит ток независимо от того, какое напряжение приложено к коллектору; любой ток коллектора возникает из-за утечек, очень мал и им можно пренебречь. На обоих рисунках 2а и б кривая, соответствующая I _B  = 0 преувеличено для ясности.

Область под кривой, соответствующей I _B  = 0, заштрихована . На рис. 2а , представлена ​​область, где транзистор отключен и не проводит ток.

Область насыщения

Для каждого ненулевого значения I _B ток коллектора начинается с нуля, когда напряжение коллектор-эмиттер равно нулю. Транзистор начинает проводить ток, и ток коллектора быстро увеличивается, когда V _CE  > 0. Область вокруг этого резкого изменения I _C также заштрихована .

Насыщение означает, что ток коллектора достиг своего максимального значения для этого напряжения коллектор-эмиттер и не может увеличиваться дальше за счет увеличения тока базы I _B . Например, рассмотрим точку M, соответствующую V _CE = V _M в Рисунок 2b . Для этой точки I _C  достигло своего максимума и не может быть увеличено за счет увеличения I _B . Напротив, увеличение I _B  может сместить точку N в N’, что соответствует напряжению коллектор-эмиттер V _N .

Рисунок 2  Ток коллектора в зависимости от напряжения на коллекторе транзистора. (a) Для одного значения базового тока. (b) Для нескольких значений базового тока.

Насыщение (в транзисторе):  Состояние транзистора, при котором ток коллектора достигает своего максимального значения для текущего напряжения коллектор-эмиттер и не может увеличиваться дальше, только увеличивая ток базы I _B .

Значение насыщения транзистора лучше продемонстрировано на  Рисунок 3 , , на котором масштаб горизонтальной оси увеличен, чтобы можно было лучше отобразить сегменты линии с резкими наклонами.

Показаны две характеристические кривые, соответствующие двум базовым токам I _B1 и I _B2 . Предположим, что напряжение коллектор-эмиттер равно 2 В. На обеих кривых соответствующей точкой является A. Это означает, что если ток базы увеличивается до I _B2 , но V _CE по-прежнему составляет 2 В, ток коллектора не изменить. Ток коллектора увеличивается только при увеличении напряжения V _CE , например, до 4 В, при котором рабочая точка перемещается из A в B.

Рисунок 3  Типичный набор характеристических кривых для транзистора.

Активная область

При насыщении транзистор не может работать должным образом. При нормальной работе транзисторы функционируют в активной области, область которой характеристическая кривая представляет собой отрезок почти горизонтальной прямой линии. В этой области увеличение напряжения коллектор-эмиттер мало влияет на ток коллектора. Другими словами , транзистор имеет большое сопротивление в этой области, так что повышение напряжения мало влияет на ток через него. Это сопротивление является переменным, поскольку зависит от значения I _B (для каждого значения I _B отношение V _CE /I _C различно).

Активная область: Область характеристической кривой транзистора с точки зрения значений напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора, в которых транзистор может работать. Если какое-либо из этих значений выходит за пределы своего диапазона, транзистор попадает в область насыщения или в область отсечки и не может функционировать (см. , рис. 2а ).

Активная область находится между двумя напряжениями, обозначенными V _A и V _BR на рисунке 2a. Если V _CE превышает напряжение пробоя V _BR , транзистор выходит из строя, а если V _CE < V _A , транзистор находится в состоянии насыщения.

Напряжение пробоя:  Напряжение, при котором полупроводниковое устройство меняет поведение или повреждается.

Рабочая точка транзистора – это точка на этих кривых, соответствующая заданному I _B  и заданное значение для V _CE . Транзистор, тем не менее, не может работать во всех возможных точках, которые можно найти на характеристических кривых. Это связано с физическими ограничениями транзистора в работе с током коллектора без перегрева и повреждения. Граница предельной мощности показана на Рисунке 4 пунктирной кривой для типичного транзистора.

Транзистор можно запускать во всех точках слева от пунктирной кривой, но не в области справа от этой кривой. В этом регионе либо I _C  высокое значение или V _CE  высокое значение, что приводит к относительно высокому энергопотреблению транзистора, которое преобразуется в тепло.

Рисунок 4  Рабочая точка и граничная кривая максимальной мощности транзистора.

Рабочая точка для транзистора (обозначена буквой Q на рис. 4 ) в условиях эксплуатации, определяемых напряжением питания V _CC и базовым напряжением V _BB (см. рис. 1 ) и сопротивлений R _B и R _C , находится на пересечении линий, соответствующих V _CE и току базы.

При постоянном наборе значений для V _CC , V _BB и R _C , если R _B варьируется значение I _B , а следовательно, I _B C , а следовательно, I 9012 2 _C и , сдача. Каждая пара I _C и V _CE определяет рабочую точку, обозначаемую Q. Когда в результате изменения R _B , а параметры V _CC , V _BB и R _C поддерживаются постоянными, значения напряжения коллектор-эмиттер V _CE и тока коллектора I _C Q меняются, эта точка движется по прямой линии AB, как показано на рис. 4 .

В _CE  получается из напряжения питания В _CC минус падение напряжения в R _C (и любой другой резистор в контуре коллектор-эмиттер, подключенный к V _СС ).

В состоянии отсечки ток через R _C равен нулю, и напряжение на R _C (и на любом другом резисторе, включенном последовательно с R _C в том же контуре) не падает. Следовательно, все приложенное напряжение (V _CC ) появляется на коллекторе. Это определяет точку A линии, где V _CE  максимально.

Также, если транзистор проводит, но между C и E нет внутреннего сопротивления, это определяет максимальный ток, который может иметь коллектор (точка B линии). Этот максимальный ток можно найти, разделив V на _CC всеми резисторами в контуре (только R _C в рис. 1 ). Таким образом, для заданного напряжения питания V _CC ток коллектора может варьироваться от нуля (в точке A) до максимального значения (в точке B), как показывает линия AB.

Пересечение линии AB с одной из кривых характеристик транзистора определяет рабочую точку Q. Линия AB называется линией нагрузки. Таким образом, линия нагрузки представляет собой все возможные положения точки Q для транзистора в данной схеме с постоянным значением V _CC  и сопротивления в цепи коллектор-эмиттер.

Строка нагрузки (в транзисторе): Строка, показывающая рабочие точки транзистора на характеристической кривой транзистора в зависимости от напряжения питания и резисторов в цепи транзистора. Эта линия находится между точками, соответствующими максимальному напряжению коллектора и максимальному току коллектора.

Пример 1

Для транзистора, показанного на рис. 1, характеристики которого показаны на 9.0005 Рисунок 4 , если ток базы равен 60 мкА, найти ток коллектора и значение ß.

Решение

Максимальный ток через коллектор определяется делением напряжения питания (24 В) на сопротивление RC. Таким образом, точка B конца линии нагрузки на текущей (вертикальной) оси находится на

\[\frac{24}{2400}=10 мА\]

Другой конец линии нагрузки (точка A) находится на горизонтальная ось на 24 В. Эта линия такая же, как показано на Рисунок 4  и пересекает кривую, соответствующую базовому току 60 мкА, в точке Q (как показано).

Опускание перпендикуляра из Q на вертикальную ось дает ток в коллекторе. Исходя из рисунка, этот ток равен 5,5 мА.

Значение ß можно найти, разделив ток коллектора на ток базы.

\[\frac{5,5 мА}{60\мкА}=\frac{5500\мкА}{60\мкА}\ок. 92\]

Пример 2

Если в Примере 1 питание напряжение изменяется на 30 В, а RC составляет 2200 Ом (остальные параметры остаются без изменений), сколько стоят IC и VCE?

Решение

Новую линию нагрузки необходимо провести на том же графике на рисунке 4. Пересечение этой линии с линией, соответствующей I _B  = 60 мкА, определяет значения I _C  и V _СЕ .

Точка A для этой новой линии находится на уровне V _CE  = 30 В, то есть между 28 и 32 (не показано), а точка B находится на уровне I _B  = 30 ÷ 2200 = > 13,6 мА. Если вы проведете эту линию, вы найдете ее пересечение с базовым током 60 мкА, что соответствует I _C = 5,6 мА и V _CE = 17,4 В.

Вы нашли apk для Android? Вы можете найти новые бесплатные игры и приложения для Android.

Кривая характеристики транзистора – Wira Electrical

Каждый электронный компонент имеет собственную кривую характеристики. Это справедливо и для транзисторов. Однако, в отличие от других электронных компонентов, которые имеют простую линейную кривую, характеристика транзистора имеет уникальную линейную кривую, зависящую от различных переменных в цепи.

Мы будем использовать NPN-транзистор в электрической схеме для лучшего понимания.

Характеристики транзистора

Прежде всего, мы найдем три области на кривой характеристики транзистора. Это:

• Область отсечки,
• Область насыщения и
• Активная область.

В состав схемы входят:

• Источник напряжения, подключенный к базе, В _BB  
• Базовый резистор, R _B
• Транзистор NPN
• Источник напряжения, подключенный к коллектору, В _CC
• Резистор коллектора, R _C

Мы будем использовать приведенную ниже электрическую схему, базовую схему транзистора NPN.

Из этих 3 компонентов у нас будет много переменных схемы:

• Базовое напряжение, В _BB  
• Базовый ток, I _B

2 398

• Напряжение базового эмиттера, v _BE
• Напряжение коллекционера, V _CC
• Collector Cocceper, I _C
• Collecter Costact, R _C
• Collecter Costice, R _C
• Collector-Collector-Collector-Volage ₂
• .
• Ток эмиттера, I _E

Из девяти переменных выше мы узнаем о характеристической кривой транзистора. Но не волнуйтесь, будет только одна кривая с током коллектора (I _C ) и напряжением коллектор-эмиттер (V _CE ) в качестве оси.

Тем не менее, эти девять переменных будут основой и причиной того, почему такая кривая может быть построена так просто.

Некоторые важные вещи, которые следует помнить о трех областях транзистора:

• Активная область: транзистор работает как усилитель,
• Область отсечки: транзистор работает как разомкнутая цепь, и
• Область насыщения: транзистор работает как замкнутая цепь.

Прежде чем перейти к пояснениям по регионам, разделим схему транзистора на две части.

Левую половину мы называем внутренней схемой, где мы можем управлять переключением и смещением транзистора. Для этой части нужен только небольшой источник напряжения, достаточный для работы транзистора. Допустим, эта часть является частью «схемы управления».

Правая половина — это внешняя цепь, где к цепи подключена нагрузка. В этой части используется источник большего напряжения, чтобы обеспечить правильное питание нагрузки. Его состояние зависит от схемы левой половины, смещен ли транзистор в прямом или обратном направлении.

Когда база-эмиттер смещена в прямом направлении, внешний ток (I _C ) может протекать для питания нагрузки (R _C ).

Если вы посмотрите на электрический символ транзистора, вы увидите на нем маленькую стрелку. Как вы уже догадались, он представляет собой диод. Вот почему транзисторы работают по принципу прямого смещения, обратного смещения и зоны обеднения (или слоя).

Это основная идея работы транзистора. Теперь перейдем к операционным регионам.

Кривая характеристики транзистора

Кривая характеристики транзистора представляет собой ВАХ транзистора. Вертикальная ось представляет ток коллектора I _C относительно напряжения коллектор-эмиттер, V _CE . Каждое изменение тока коллектора связано с напряжением коллектор-эмиттер.

Характеристики транзистора разделены на четыре области:

• Активная область,
• Область насыщения,
• Область отсечки и
• Область пробоя.

Активная область — это нормальная работа транзистора, где он работает как усилитель. Область насыщения — это когда транзистор действует как короткое замыкание. Область отсечки — это когда транзистор действует как разомкнутая цепь. И, наконец, область пробоя не там, где должен работать транзистор.

Сначала запомните приведенную ниже кривую и запомните, как она выглядит.

Поскольку транзистор способен генерировать энергию путем усиления входного сигнала, транзистор относится к категории активных элементов.

Активная область транзистора

Активная область — это когда транзистор работает большую часть времени. Из приведенной ниже кривой видно, что линия почти идеально горизонтальная прямая, немного поднимающаяся при увеличении напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ). Отсюда следует, что V _CE лишь незначительно влияет на ток коллектора (I _C ).

Мы все еще можем увеличить V _CE , прежде чем он достигнет значения напряжения пробоя, иначе он выйдет из строя.

Активная область или линейная область достигается за счет увеличения напряжения коллектора (V _CC ). Кроме того, увеличение этого напряжения приводит к увеличению напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ). Когда напряжение V _CE превышает 0,7 В, клемма база-коллектор смещается в обратном направлении.

База-коллектор смещается в обратном направлении, а база-эмиттер смещается в прямом направлении. Это когда транзистор работает в активной области.

После V _CE увеличен, это не означает, что ток коллектора (I _C ) также увеличен. Ток коллектора (I _C ) остается постоянным при заданном значении тока базы (I _B ).

Конечно, будет очень небольшое увеличение тока коллектора (I _C ) при увеличении V _CE из-за расширения области истощения база-коллектор.

Значение тока коллектора (I _C ) зависит от значения тока базы (I _В ). Следовательно, ток коллектора (I _C ) может быть выражен математически как:

   

Где:
I _C = ток коллектора
I _B = ток базы
ꞵ = коэффициент усиления тока с общим эмиттером

3 полный расчет, пожалуйста, обратитесь к тому, где мы писали о анализе транзисторов.

Область отсечки транзистора

Область отсечки – это когда базовое напряжение (V _BB ) равно нулю и, конечно, это приводит к базовому току (I _B ) становится равным нулю. Кроме того, PN-переходы транзистора смещены в обратном направлении, в результате чего ток коллектора (I _C ) не может протекать.

Транзистор также не может выполнять свою функцию усилителя в этом регионе.

Такое поведение аналогично тому, что мы называем разомкнутой цепью. В заключение,

Зона отсечки — это когда резистор действует как разомкнутая цепь или открытый переключатель.

Напряжение коллектор-эмиттер (В _CE ) равно напряжению коллектора (В _CC ), так как они параллельны, где напряжение одинаково, независимо от того, насколько велико сопротивление или импеданс.

Область насыщения транзистора

Когда напряжение коллектор-эмиттер (V _CE ) уменьшается до уровня, ниже напряжения базы (VB), транзистор входит в область насыщения, которая является нелинейной и неспособной усиление.

Область насыщения достигается за счет:

• Напряжение коллектора (В) _CC ) обнуляется, а
• Источник базового напряжения создает базовый ток (I _B ) при определенном значении.

Ток базы (I _B ) будет протекать через вывод базы и эмиттера из-за низкого импеданса, а через коллектор протекает ток, I _C =0.

Кроме того, PN-переходы транзистора смещены в прямом направлении, в результате чего ток коллектора (I _C ) достигает своего максимального значения независимо от тока базы (I _B ) значение.

Такое поведение аналогично тому, что мы называем коротким замыканием. В заключение,

Область насыщения — это когда резистор действует как короткое замыкание или замкнутый выключатель.

Напряжение коллектор-эмиттер (V _CE ) равно нулю, так как это короткое замыкание с очень малым сопротивлением, которым можно пренебречь.

Из приведенной выше кривой видно, что ток коллектора (I _C ) достиг своего максимального значения при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер (V _CE ) и больше не может быть увеличена (пункт B).

Но увеличение тока базы (I _B ) приведет к увеличению тока коллектора (I _C ), как показано в точках B-C с постоянным напряжением коллектор-эмиттер (V _CE ).

Сначала обе кривые начнутся от нуля до точки A. Затем они разделятся в зависимости от базового тока (I _B ). Более высокий базовый ток пойдет в точку B, а более низкий базовый ток пойдет в точку B.

При более низком токе базы (I _B1 ) ток коллектора (I _C ) начинает увеличиваться, когда напряжение коллектор-эмиттер (V _CE ) находится в точке 1. Ток коллектора достигает своего максимального значения (точка B) когда V _CE находится в точке 2.

Для более высокого тока базы (I _B2 ) ток коллектора (I _C ) начинает увеличиваться, когда напряжение коллектор-эмиттер (V _CE ) равно точка 1. Ток коллектора достигнет своего максимального значения (точка C), когда V _CE находится в точке 3.

Область пробоя транзистора

Мы не должны заставлять транзистор работать в этой области. За счет увеличения напряжения коллектора (V _CC ) также увеличивается напряжение коллектор-эмиттер (V _CE ). Увеличение этого напряжения приводит к обратному смещению на клемме база-коллектор.

Дальнейшее увеличение расширит соединение база-коллектор, пока оно не сломается. При работе транзистора в области пробоя ток коллектора (I _C ) быстро увеличивается.

Заключение

Узнав об активных областях, областях насыщения и отсечки, мы можем объединить их в единую сравнительную таблицу.

Operation Region	Emitter Junction Bias	Collector Junction Bias	Function of Transistor
Active	Forward	Reverse	Amplifier
Cutoff	Реверс	Реверс	Переключение (OFF)
Насыщение	Вперед	Вперед	ПЕРЕКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ДЕЙСТВИЯ	70070730. Опубликовано 28.11.2022 в Разное от admin Метки: Комментарии Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт