IV. Біполярний транзистор в статичному режимі

Резюме статті

біполярний

  • Уроки Клода Гіменеса
    • Математика
      • Алгебра. Теорія множин
      • Складна змінна
      • Векторний аналіз
      • Інтегральний розрахунок
      • Розрахунок матриці
      • Розподіли
      • Тензорне числення
      • Трансформації
      • Імовірності
      • Статистика
      • Гільбертові простори
      • Генеральний механік
      • Аналітична механіка
    • Фізичний
      • Фізичні вимірювання
      • Еластичність
      • Поширення плоских хвиль
      • Термодинаміка
      • Геометрична оптика
      • Хвильова механіка
      • Квантова механіка
      • Хвильова оптика
        • Дифракція
        • Втручання
        • Рентген
      • Поширення електромагнітних хвиль
      • Осцилятори
      • Атомна, молекулярна та ядерна фізика
        • Атомна фізика
        • Молекулярна фізика
        • Ядерна фізика
      • Електричні навантаження
        • Електростатичний
        • Магнітостатичний
        • Електрохімія
      • Відносність
    • Сигнал
      • Теорія сигналів
      • Аналоговий зв’язок
      • Цифрові комунікації
      • Іоносферні комунікації
      • Телекомунікації
      • Лінії та антени
    • Електронний
      • Напівпровідники
      • Електронний шум
      • Лінійні мережі
      • Електронні фільтри
      • Електронне підсилення
        • I. Принципи та характеристики
        • II. Динамічний підсилювач
        • III. Транзистор: моделі та збірки
        • IV. Біполярний транзистор в статичному режимі
        • V. Польовий транзистор
        • VI. Асоціація стадій посилення
        • VII. Транзисторні вузли. Операційний підсилювач та додатки
        • VIII. Реакція та зворотній зв'язок
      • Електронні датчики
    • Навколишнє середовище
    • Форма
    • Вправи
      • Математика
      • Фізичний
      • Сигнал
      • Електронний
    • Список літератури
      • Новини
      • Бібліографія
      • Ліцензія
      • Зв'язок
      • Детальна карта сайту

Статичні характеристики транзистора. Заблокований транзистор, насичений транзистор. Визначення точки спокою транзисторної схеми.

1. Вступ

Транзистор може використовуватися або як підсилювач, або як односторонній перемикач струму, як напруги. В останньому випадку команда дозволяє отримати:

провідний стан;

У цій статті ми робимо вибір загальної збірки випромінювачів і транзистора в технології NPN.

Чотири величини характеризують зовнішню поведінку транзистора:

\ (i_b \) та \ (v_ \) для вхідної схеми;

\ (i_c \) та \ (v_ \) для вихідної схеми.

2. Статичні характеристики транзистора

2.1. Вхідні характеристики

Характеристики \ (I_b = f (V _) \) практично є характеристиками діода з PN-з'єднанням.

На практиці при \ (V_ \)> 1 В вхідна характеристика мало залежить від \ (V_ \).

І навпаки, якщо д.д.п. \ (V_ \) занадто великий за модулем, відбувається пробій переходу емітер-база. Ця поломка є оборотною або незворотною залежно від типу використовуваного транзистора.

Цей d.d.p. загалом низький; він може змінюватися залежно від типів між кількома вольтами і кількома десятками вольт.

2.2. Вихідні характеристики

Статичні вихідні характеристики надаються у вигляді мережі характеристик \ (I_c = f (V _) \), параметризованих відповідно до набору значень \ (I_b \), а саме \ (I_b \) = 0, 0, 1 мА, 0,2 мА.

Щоб виправити ідеї, нас зацікавить дана вихідна характеристика, наприклад така, яка відповідає \ (I_b \) = 0,3 мА. Він складається з трьох різних частин залежно від напруги \ (V_ \):

0,5 В 40 В: велике значення \ (I_c \) різко зростає.

Виробник вказує d.d.p. \ (V_

max> \) для даного типу транзистора.

\ (V_ \) 0,2 мА. Для цієї точки \ (S \) будемо мати: \ [I_ = 15

3. Заблокований транзистор. Насичений транзистор

3.1. Заблокований транзистор

В якості першого наближення можна сказати, що транзистор заблокований, коли струм основи та колектора незначний (\ (i_b \ прибл. 0 \) та \ (i_c \ прибл. 0 \)). За цих умов дифузія основних носіїв дорівнює нулю для двох переходів. Це дозволяє наступне визначення:

Транзистор заблокований, коли сполучення базового випромінювача та базового колектора мають зворотне зміщення.

PN-перехід є зворотним зміщенням, якщо область P від’ємна щодо області N.

Таким чином, транзистор NPN буде заблокований, якщо: \ [V_ 0 \]

Щоб заблокувати транзистор NPN, d.d.p. \ (V_ \) позитивний, потенціал основи повинен бути негативним щодо потенціалу випромінювача.

Достатня умова для блокування транзистора NPN: \ [V_ 0 \]

Як показано на малюнку, просто перевернувши полярність \ (E '\), блокуйте транзистор. На практиці \ (E '\) в модулі не повинен перевищувати \ (V_ \), обернену макс.

3.2. Насичений транзистор

Повернемося до попередньої мережі характеристик (показаних на малюнку навпроти) у вигляді масштабування.

Поставимо себе на постійну \ (i_b \), наприклад \ (i_b \) = 0,4 мА, не змінюючи базову схему. Для \ (V_ \) слабкого ми бачимо, що вихідна характеристика є по суті прямолінійною, тому \ (i_c \) пропорційна \ (v_ \).

Тепер давайте збережемо \ (E = v_ \) постійним, наприклад \ (v_ \) = 0,2 В, і змінюймося \ (i_b \). Можуть статися два випадки:

Тож струм \ (i_b \) більше не контролює струм \ (i_c \), відношення пропорційності зникає.

Тому насичений транзистор характеризується \ [\ бета

Експериментальна інтерпретація

Транзистор насичений, коли переходи емітер-база і база-колектор зміщені вперед.

Як перехід трубопроводу базовий колектор, \ (i_c \) залежить від d.d.p. \ (v_ \) через цей перехрестя, так само \ (v_ \).

sat> \) залишаються слабкими. Отже, струми в насиченому транзисторі обмежуються лише зовнішнім ланцюгом, в який транзистор вставлений.

Малюнок навпроти ілюструє це тлумачення для транзистора NPN з, крім того, числовими значеннями, що дозволяють закріпити ідеї.

4. Точка відпочинку транзисторного вузла

Розгляньте вузол як звичайний передавач NPN, показаний на малюнку навпроти.

Елементи даної збірки ми пропонуємо оцінити постійними струмами \ (i_b \) та \ (i_c \), а також d.d.p. \ (V_ \) та \ (V_ \) з графічних характеристик, встановлених виробником. Це найпростіший і найпоширеніший метод.

Тому ми будемо вивчати і відповідно лінії статичного навантаження та атаки

4.1. Лінія статичного навантаження

Повертаємося до характерної мережі \ (I_c = f (V _) \).

Ми можемо записати (схема колектора): \ [v_ = E-R_c

У площині (\ (i_c,

v_ \)), це вираз рівняння лінії, яка називається лінією статичного навантаження.

Це напруга-струмова характеристика ланцюга, зовнішнього до колектора. Точки перетину з осями відповідно (\ (Е,

4.2. Статична атака праворуч

Ми можемо записати (основна схема): \ [V_ = E_1-R_1

У площині (\ (I_b,

V_ \)), що відповідає вхідним характеристикам транзистора, це рівняння лінії статичної атаки.

Це характеристика напруги-струму основної зовнішньої схеми. Точка перетину з віссю y (\ (E_1

Координати точки перетину \ (P \) дозволяють визначити \ (I_b \) та \ (V_ \).

На практиці, найчастіше, з обраною збіркою, d.d.p. \ (v_ \) невелика порівняно з \ (E \).

Лінія статичної атаки майже горизонтальна, а базова схема працює як майже ідеальний генератор струму: \ [I_b

4.3. Вивчення прикладу

Ми використовуємо ту саму збірку зі значеннями таких компонентів:

1) Ми нехтуємо \ (V_ \ прибл.) 0,6 В відносно \ (E_1 \) = 10 В.

Тоді маємо: \ [I_b \ približno \ frac \ quad \ Rightarrow \ quad I_b \ приблизно 0,1

Точка відпочинку \ (M \) знаходиться:

на вихідній характеристиці, що відповідає \ (I_b \) = 0,1 мА;

на лінії статичного навантаження збірки.

Тоді транзистор працює в нормальному режимі.

У мережі ми бачимо, що \ (I_c \) = 10 мА та \ (V_ \) = 10 В.

2) Тепер припустимо, що \ (R_1 \) = 33 к \ (\ Омега \), за інших рівних умов.

Тоді маємо: \ [I_b \ approx \ frac = 0,3

Точка спокою тепер знаходиться в \ (S \): транзистор насичений. \ [I_c = I_

Якщо \ (R_b \) зменшується далі, \ (I_b \) збільшується, але \ (I_c \) залишається незмінним і дорівнює: \ [I_

3) Нарешті, припустимо, що \ (R_1 \) підключений до точки, потенціал якої \ (E '\) є негативним щодо потенціалу випромінювача.

Транзистор заблокований. Точка відпочинку приходить у В.