Немного о транзисторах…
Пожалуй, сегодня сложно представить себе современный мир без транзисторов, практически в любой электронике, начиная от радиоприёмников и телевизоров, заканчивая автомобилями, телефонами и компьютерами, так или иначе, они используются.
Различают два вида транзисторов: биполярные и полевые. Биполярные транзисторы управляются током, а не напряжением. Бывают мощные и маломощные, высокочастотные и низкочастотные, p-n-p и n-p-n структуры… Транзисторы выпускаются в разных корпусах и бывают разных размеров, начиная от чип SMD (на самом деле есть намного меньше чем чип) которые предназначены для поверхностного монтажа, заканчивая очень мощными транзисторами. По рассеиваемой мощности различают маломощные до 100 мВт, средней мощности от 0,1 до 1 Вт и мощные транзисторы больше 1 Вт.
Когда говорят о транзисторах, то обычно имеют в виду биполярные транзисторы. Биполярные транзисторы изготавливаются из кремния или германия.
Биполярными они названы потому, что их работа основана на использовании в качестве носителей заряда как электронов, так и дырок. Транзисторы на схемах обозначаются следующим образом:
Одну из крайних областей транзисторной структуры называют эмиттером. Промежуточную область называют базой, а другую крайнюю — коллектором. Эти три электрода образуют два p-n перехода: между базой и коллектором — коллекторный, а между базой и эмиттером — эмиттерный. Как и обычный выключатель, транзистор может находиться в двух состояниях — во «включенном» и «выключенном». Но это не значит, что они имеют движущиеся или механические части, переключаются они из выключенного состояния во включенное и обратно с помощью электрических сигналов.
Транзисторы предназначены для усиления, преобразования и генерирования электрических колебаний. Работу транзистора можно представить на примере водопроводной системы. Представьте смеситель в ванной, один электрод транзистора — это труба до краника (смесителя), другой (второй) – труба после краника, там где у нас вытекает вода, а третий управляющий электрод – это как раз краник, которым мы будем включать воду.
Транзистор можно представить как два последовательно соединенных диода, в случае NPN аноды соединяются вместе, а в случае PNP – соединяются катоды.
Различают транзисторы типов PNP и NPN, PNP транзисторы открываются напряжением отрицательной полярности, NPN — положительной. В NPN транзисторах основные носители заряда — электроны, а в PNP — дырки, которые менее мобильны, соответственно NPN транзисторы быстрее переключаются.
Uкэ = напряжение коллектор-эмиттер
Uбэ = напряжение база-эмиттер
Ic = ток коллектора
Iб = ток базы
В зависимости от того, в каких состояниях находятся переходы транзистора, различают режимы его работы. Поскольку в транзисторе имеется два перехода (эмиттерный и коллекторный), и каждый из них может находиться в двух состояниях: 1) открытом 2) закрытом. Различают четыре режима работы транзистора. Основным режимом является активный режим, при котором коллекторный переход находится в закрытом состоянии, а эмиттерный – в открытом.
Транзисторы, работающие в активном режиме, используются в усилительных схемах. Помимо активного, выделяют инверсный режим, при котором эмиттерный переход закрыт, а коллекторный — открыт, режим насыщения, при котором оба перехода открыты, и режим отсечки, при котором оба перехода закрыты.
При работе транзистора с сигналами высокой частоты время протекания основных процессов (время перемещения носителей от эмиттера к коллектору) становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала. В результате способность транзистора усиливать электрические сигналы с ростом частоты ухудшается.
Некоторые параметры биполярных транзисторов
Постоянное/импульсное напряжение коллектор – эмиттер.
Постоянное напряжение коллектор – база.
Постоянное напряжение эмиттер – база.
Предельная частота коэффициента передачи тока базы
Постоянный/импульсный ток коллектора.
Коэффициент передачи по току
Максимально допустимый ток
Входное сопротивление
Рассеиваемая мощность.
Температура p-n перехода.
Температура окружающей среды и пр…
Граничное напряжение Uкэо гр. является максимально допустимым напряжение между коллектором и эмиттером, при разомкнутой цепи базы и токе коллектора. Напряжение на коллекторе, меньше Uкэо гр. свойственны импульсным режимам работы транзистора при токах базы, отличных от нуля и соответствующих им токах базы (для n-p-n транзисторы ток базы >0, а для p-n-p наоборот, Iб<0).
К биполярным транзисторам могут быть отнесены однопереходные транзисторы, таковым является например КТ117. Такой транзистор представляет собой трехэлектродный полупроводниковый прибор с одним р-n переходом. Однопереходный транзистор состоит из двух баз и эмиттера.
В последнее время в схемах часто стали применять составные транзисторы, называют их парой или транзисторами Дарлингтона, они обладают очень высоким коэффициентом передачи тока, состоят они из двух или более биполярных транзисторов, но выпускаются и готовые транзисторы в одном корпусе, таким является например TIP140.
Включаются они с общим коллектором, если соединить два транзистора, то они будут работать как один, включение показано на рисунке ниже. Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора.
Некоторые недостатки составного транзистора: низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер почти в два раза больше чем в обычном транзисторе. Ну и само собой, потребуется больше места на плате.
Проверка биполярных транзисторов
Поскольку транзистор состоит из двух переходов, причем каждый из них представляет собой полупроводниковый диод, проверить транзистор можно так же, как проверяют диод. Проверка транзистора обычно осуществляется омметром, проверяют оба p-n перехода транзистора: коллектор – база и эмиттер – база. Для проверки прямого сопротивления переходов p-n-p транзистора минусовой вывод омметра подключается к базе, а плюсовой вывод омметра – поочередно к коллектору и эмиттеру.
Для проверки обратного сопротивления переходов к базе подключается плюсовой вывод омметра. При проверке n-p-n транзисторов подключение производится наоборот: прямое сопротивление измеряется при соединении с базой плюсового вывода омметра, а обратное сопротивление – при соединении с базой минусового вывода. Транзисторы так же можно прозванивать цифровым мультиметром в режиме прозвонки диодов. Для NPN красный щуп прибора «+» присоединяем к базе транзистора, и поочередно прикасаемся черным щупом «-» к коллектору и эмиттеру. Прибор должен показывать некоторое сопротивление, примерно от 600 до 1200. Затем меняем полярность подключения щупов, в этом случае прибор ничего не должен показывать. Для структуры PNP порядок проверки будет обратным.
MOSFET транзисторы
Несколько слов хочу сказать про MOSFET транзисторы (metal–oxide–semiconductor field-effect transistor), (Метал Оксид Полупроводник (МОП)) – это полевые транзисторы, не путать с обычными полевиками! У полевых транзисторов три вывода: G — затвор, D — сток, S – исток.
Различают N канальный и Р, в обозначении данных транзисторов имеется диод Шоттки, он пропускает ток от истока к стоку, и ограничивает напряжение сток – исток.
Применяются они в основном для коммутации больших токов, управляются они не током, как биполярные транзисторы, а напряжением, и как правило, имеет очень малое сопротивление открытого канала, сопротивление канала величина постоянная и не зависит от тока. MOSFET транзисторы специально разработаны для ключевых схем, можно сказать как замена реле, но в некоторых случаях можно и усиливать, применяются в мощных усилителях НЧ.
Плюсы у данных транзисторов следующие:
Минимальная мощность управления и большой коэффициент усиления по току
Лучшие характеристики, например большая скорость переключения.
Устойчивость к большим импульсам напряжения.
Схемы, где применяются такие транзисторы, обычно более простые.
Минусы:
Стоят дороже, чем биполярные транзисторы.
Боятся статического электричества.
Наиболее часто для коммутации силовых цепей применяют MOSFET с N-каналом. Напряжение управления должно превышать порог 4 В, вообще, необходимо 10-12 В для надежного включения MOSFET. Напряжение управления — это напряжение, приложенное между затвором и истоком для включения MOSFET транзистора.
Рекомендации по эксплуатации транзисторов
Значения большинства параметров транзисторов зависят от реального режима работы и температуры, причем с увеличением температуры параметры транзисторов могут меняться. В справочнике приведены, как правило, типовые (усредненные) зависимости параметров транзисторов от тока, напряжения, температуры, частоты и т. п.
Для обеспечения надежной работы транзисторов необходимо принимать меры, исключающие длительные электрические нагрузки, близкие к предельно допустимым, например заменять транзистор на аналогичный но меньшей мощности не стоит, это касается не только мощностей, но и других параметров транзистора. В некоторых случаях для увеличения мощности транзисторы можно включать параллельно, когда эмиттер соединяется с эмиттером, коллектор с коллектором и база – с базой.
Перегрузки могут быть вызваны разными причинами, например от перенапряжения, для защиты от перенапряжения часто применяют быстродействующие диоды.
Что касается нагрева и перегрева транзисторов, температурный режим транзисторов не только оказывает влияние на значение параметров, но и определяет надежность их эксплуатации. Следует стремиться к тому, чтобы транзистор при работе не перегревался, в выходных каскадах усилителей транзисторы обязательно нужно ставить на большие радиаторы. Защиту транзисторов от перегрева нужно обеспечивать не только во время эксплуатации, но и во время пайки. При лужении и пайке следует принимать меры, исключающие перегрев транзистора, транзисторы во время пайки желательно держать пинцетом, для защиты от перегрева.
Теги:
- Транзистор
Биполярный транзистор
Биполярный транзисторИзмерение электрофизических характеристик биполярного транзистора
Описание лабораторной установки и практические заданияУстройство лабораторной установки
Внешний вид установки можно увидеть на рис.
1. В её состав входят: источники питания 1, многопредельный миллиамперметр 2, измерительный модуль 3, осциллограф 4 и генератор сигналов 5.Рис. 1.
1. Источники питания
Для питания схемы используются два лабораторных источника питания GPS3030D. Как пользоваться прибором, читаем здесь..
2. Многопредельный миллиамперметр
Для измерения тока в работе используется мультиметр APPA-201N. Основные приёмы работы с ним можно прочитать здесь.
3. Измерительный модуль
Исследуемый транзистор и несколько пассивных элементов помещены в диэлектрический бокс, обеспечивающий защиту элементов схемы от внешних факторов и защищающий экспериментаторов от неблагоприятных воздействий (рис 2). Для подсоединения питающих напряжений и измерительных приборов на корпусе модуля имеются клеммы и ВЧ разъёмы.
Рис. 2.
4. Осциллограф
Осциллограф в данной установке используется для визуализации сигналов.
Как пользоваться осциллографом, вкратце рассказано по этой ссылке.
5. Генератор сигналов
Генератор сигналов служит для подачи сигнала на базу исследуемого транзистора. Форма, частота и другие параметры сигнала зависят от поставленного задания. Краткую инструкцию по использованию генератора читайте здесь.
Практические задания
1. Измерение входной характеристики транзистора Iб = f(Uб)Входная характеристика транзистора измеряется по схеме, изображённой на рис. 3(а).
Рис. 3.
Снимите зависимость тока базового перехода от напряжения на нём.
Следите за тем, чтобы величина тока была не более 1 мА.
2. Измерение обратной характеристики перехода база-эмиттер Iб = f (Uб)
Это задание необходимо выполнять, если в маршруте отсутствует работа «Полупроводниковый диод».
Измерение обратной характеристики перехода база-эмиттер производится по схеме, изображённой на рис.
Снимите зависимость тока базового перехода от обратного напряжения на нём.
Следите за тем, чтобы величина тока была не более 50 мкА.
3. Измерение переходных характеристик транзистора Iк = f(Iб)
Для выполнения этого задания потребуется собрать схему рис. 4.
Рис. 4.
Проведите измерение семейства переходных характеристик при напряжениях на коллекторе транзистора
0,5 В,
1,0 В и
1,5 В.
Ток базы должен быть
4. Измерение выходных характеристик транзистора Iк = f (Uк)
Выполнение этого задания производится при включении транзистора по схеме рис. 4.
Проведите измерение семейства выходных характеристик при токах базы транзистора 20 мкА, 40 мкА, 60 мкА и 80 мкА.
Ток коллектора должен быть не более 7 мА.
5. Расчёт параметров транзистора
По результатам проведённых измерений:
— рассчитайте и постройте зависимость коэффициент передачи тока от напряжения коллектора при токах коллектора 2 мА и 5 мА;
6. Измерение коэффициента усиления однокаскадного усилителя
Задание выполняется по схеме рис. 5.
Рис. 5.
Установите линейный режим работы транзистора: напряжение Е1 = 6 В, ток базы (меняется изменением Е2) примерно 50…150 мкА, при этом ток коллектора должен быть в районе 3 мА, напряжение на коллекторе около 3 В. Подайте с генератора сигналов синусоидальный сигнал частотой 10…20 кГц, напряжением 10…20 мВ. Получите на осциллографе выходной сигнал. Скорректируйте положение рабочей точки и уровень входного сигнала для достижения минимальных искажений выходного сигнала (рис. 6).
Рис. 6.
При онлайн измерениях транзистор сам устанавливается в линейный режим, амплитуда входного напряжения соответствует требуемому значению.
Проведите измерение зависимости коэффициента усиления по напряжению от частоты усиливаемого сигнала. Найдите граничные частоты усиления.
Совет: при построении графика частоту откладывайте в логарифмическом масштабе (по основанию 10).
7. Измерение времени переключения транзистора
Задание выполняется по схеме рис. 5.
Подстройте уровень выходного напряжения генератора так, чтобы транзистор переключался из режима отсечки в режим насыщения. Примерный вид осциллограммы см. на рис. 7.
Рис. 7.
При онлайн измерениях транзистор сам устанавливается в необходимый режим, амплитуда входного напряжения соответствует требуемому значению.
Оцените предельную частоту усиления транзистора, сравните со значением, полученным в предыдущем задании.
Техника безопасности
1. В лабораторной установке используются низкие напряжения, не опасные для жизни, поэтому дополнительных требований к безопасности нет.2. Сборку, разборку и любые изменения в схеме следует производить только при выключенном питании.
3. После сборки схемы перед её включением следует пригласить заведующего лабораторией. Он проверит правильность сборки схемы и проведёт инструктаж по технике безопасности на рабочем месте.
транзисторов — Откуда берется максимальное напряжение эмиттер-база?
Изменено 3 года, 7 месяцев назад
Просмотрено 37 тысяч раз
\$\начало группы\$
В таблице данных для транзистора BD679 среди абсолютных максимальных значений указано, что «базовое напряжение эмиттера» имеет максимум 5 В.
Эта цифра смущает меня — моя мысленная модель транзистора (BJT) имеет путь от базы к эмиттеру, эквивалентный пути диода, и разность потенциалов не имеет значения — это ток, который управляет затвором.
Я искал этот термин и среди результатов нашел такие, которые, кажется, говорят о другом свойстве транзистора.
Обозначение («Напряжение базы эмиттера» в отличие от «Напряжение базы эмиттера») заставляет меня думать, что это может относиться к максимальному «отрицательному напряжению», которое может быть подключено к базе-эмиттеру, вместо максимального при нормальной работе. . Это верно?
Если нет, то какова эта цифра и почему этот переход имеет такой низкий максимум по сравнению с остальной частью устройства?
- транзисторы
- БЖТ
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
«Напряжение базы эмиттера» — это максимальное напряжение, которое может быть приложено , когда диод база-эмиттер перевернут ; не проводит.
Обычно это намного ниже, чем может выдержать небольшой сигнальный диод в обратном направлении.
1
\$\начало группы\$
Вы подозреваете, что это эмиттер -база, что означает (положительное) напряжение от эмиттера к базе, а не от базы к эмиттеру (которое будет дано как -5В)
Так что в основном это означает, что вы не можете позволить падение базы >5В ниже эмиттера (или эмиттера на 5В выше базы ;-))
\$\конечная группа\$
0
\$\начало группы\$
Ваша догадка о порядке выводов верна: это максимальное обратное напряжение, которое может заблокировать диод эмиттер-база. Некоторые люди утверждают, что это хороший стабилитрон, другие используют режим зендера в качестве источника шума.
\$\конечная группа\$
3
\$\начало группы\$
Вы говорите: «Путь от базы к эмиттеру эквивалентен пути диода, и разность потенциалов не имеет значения — это ток, который управляет затвором». Это совершенно неправильно. BJT, как и все типы транзисторов, является источником тока, управляемым напряжением: это напряжение база-эмиттер, а не ток базы, который управляет током коллектора. Ток базы является неизбежной ошибкой, вызванной прямым смещением базы-эмиттера. узла, но это не основа работы BJT.
Для получения дополнительной информации см.:
http://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_29/ourdev_554203.pdf
\$\конечная группа\$
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
9Аналог 0000. Почему напряжение включения база-эмиттер в таблице данных BJT достигает 2 В?\$\начало группы\$
Ниже приведен фрагмент таблицы данных BJT. Почему напряжение включения базы-эмиттера указано как 2 В? Напряжение базового эмиттера должно быть 0,7 В, когда BJT проводит.
- аналог
- БИТ
- компоненты
- техпаспорт
- полупроводники
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
0,7 В является типичным грубым оценочным значением для типичного маломощного транзистора с базовым током в несколько миллиампер. В целом его можно использовать как простую ментальную модель.
То что у вас не общий случай. У вас есть силовой транзистор, способный переключать 6 А, а значение 2 В рассчитано на очень большой базовый ток 1 А, который требуется для насыщения транзистора, достаточного для управления током коллектора 6 А.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
На графиках BJT всегда указано номинальное значение, а в таблицах указано максимальное значение.
Я добавил, что ожидать, выделенный красным цветом, для интерполяции для устройств MAX в наихудшем случае из-за отклонений процесса при 25°C. «определено» при hFE=10 или Ic/Ib=10.
Это стандартные способы определения транзисторов.
Например, они не гарантируют VbeMAX при Ic = 1,0 A.
- Вы должны экстраполировать Rce из наихудшего случая Vce(sat)/Ic=Rce(sat) с помощью вычислений или линейной регрессии на графиках.
\$\конечная группа\$
\$\начало группы\$
Для этой цифры требуется несколько 100 мА базового тока. Если базовое сопротивление составляет несколько Ом, то получается существенно выше 0,7 В.
