Напряжение насыщения база эмиттер: Напряжение насыщения база-эмиттер — это… Что такое Напряжение насыщения база-эмиттер? — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Напряжение насыщения база-эмиттер — это… Что такое Напряжение насыщения база-эмиттер?

Напряжение насыщения база-эмиттер

8. Напряжение насыщения база-эмиттер

D. Basis-Emitter-Sättigungsspannung

E. Saturation baseemitter voltage

F. Tension de saturation base-émetteur

U_БЭнас

Напряжение между выводами базы и эмиттера транзистора в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

напряжение насыщения (жидкокристаллического знакосинтезирующего индикатора)
Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

Смотреть что такое «Напряжение насыщения база-эмиттер» в других словарях:

напряжение насыщения база-эмиттер — Напряжение между выводами базы и эмиттера транзистора в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора. Обозначение UБЭнас UBEsat [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN saturation base emitter voltage DE Basis Emitter… … Справочник технического переводчика
напряжение — 3.10 напряжение: Отношение растягивающего усилия к площади поперечного сечения звена при его номинальных размерах. Источник: ГОСТ 30188 97: Цепи грузоподъемные калиброванные высокопрочные. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 20003-74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров — Терминология ГОСТ 20003 74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа: 1 При заданном обратном токе эмиттера в токе коллектора, равном нулю, UЭБ0, UEB0. 2 При заданном токе коллектора и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Составной транзистор — Условное обозначение составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с це … Википедия
Пара Дарлингтона — Условное обозначение составного транзистора Принципиальная схема составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения коэффициента усиления по току. Составной… … Википедия
Биполярный транзистор — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно… … Википедия
ТРАНЗИСТОР — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем, где их размеры не… … Энциклопедия Кольера
Биполярные транзисторы
— Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным… … Википедия
Токовое зеркало — генератор тока, управляемый током. Чаще всего выходной ток равен управляющему или отличается от него в целое число раз. Токовое зеркало – это схема, предназначенная для копирования через одно активное устройство, контролируя ток в другом … Википедия
Транзисторно-транзисторная логика — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Транзисторно транзисторная логика … Википедия

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер — это… Что такое Напряжение насыщения коллектор-эмиттер?

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

7. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

D. Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung

E. Saturation collector-emitter voltage

F. Tension de saturation collecteur-émetteur

U_КЭнас

Напряжение между выводами коллектора и эмиттера транзистора в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Напряжение насыщения база-эмиттер
Напряжение насыщения фотоэлемента

Смотреть что такое «Напряжение насыщения коллектор-эмиттер» в других словарях:

напряжение насыщения коллектор-эмиттер — Напряжение между выводами коллектора и эмиттера транзистора в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора. Обозначение UКЭнас UСEsat [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN saturation collector emitter voltage DE Kollektor … Справочник технического переводчика
напряжение — 3.10 напряжение: Отношение растягивающего усилия к площади поперечного сечения звена при его номинальных размерах. Источник: ГОСТ 30188 97: Цепи грузоподъемные калиброванные высокопрочные. Технические условия … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ГОСТ 20003-74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров — Терминология ГОСТ 20003 74: Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа: 1 При заданном обратном токе эмиттера в токе коллектора, равном нулю, UЭБ0, UEB0. 2 При заданном токе коллектора и… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Составной транзистор — Условное обозначение составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов[1] с це … Википедия
Пара Дарлингтона — Условное обозначение составного транзистора Принципиальная схема составного транзистора Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения коэффициента усиления по току. Составной… … Википедия
Биполярный транзистор — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно… … Википедия
IGBT — Условное графическое обозначение IGBT. IGBT, БТИЗ (от англ. Insulated gate bipolar transistor … Википедия
ТРАНЗИСТОР — полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления электрического тока и управления им. Транзисторы выпускаются в виде дискретных компонентов в индивидуальных корпусах или в виде активных элементов т.н. интегральных схем, где их размеры не… … Энциклопедия Кольера
Биполярные транзисторы — Обозначение биполярных транзисторов на схемах Простейшая наглядная схема устройства транзистора Биполярный транзистор трёхэлектродный полупроводниковый прибор, один из типов транзистора. Электроды подключены к трём последовательно расположенным… … Википедия
Транзисторно-транзисторная логика — Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. Транзисторно транзисторная логика … Википедия

Напряжение насыщения между коллектором и эмиттером транзистора

Автор На чтение 12 мин. Опубликовано 12.12.2019

Home Радиотехника Транзисторы – режим насыщения

Между простой переключающей схемой и линейным усилителем на транзисторе имеется очевидное различие. В нормально работающем линейном усилителе коллекторный ток всегда прямо пропорционален базовому току. В переключающей схеме, такой как на рис. 1., коллекторный ток определяется, главным образом, напряжением питания V

CC и сопротивлением нагрузки R_L. Режим насыщения транзистора является достаточно важным и заслуживает подробного обсуждения.

Рис. 1. Иллюстрация режима насыщения. Транзистор действует как ключ для включения лампы.

Рассмотрим, что происходит с коллекторным током в схеме на рис. 1, если базовый ток постепенно увеличивается, начиная от нуля. Когда ключ S₁ разомкнут, базовый ток не течет и ток коллектора ничтожно мал. Замыкание S

1 приводит к появлению тока базы I_B = V_CC/R_B, где мы пренебрегли разностью потенциалов на переходе база-эмиттер. Ток коллектора, протекающий по нагрузке R_L, равен I_C=h_FEV_CC/R_B. Для конкретной схемы, приведенной на рисунке, при h_FE = 100 и при максимальном значении R_B (50 кОм) получим:

I_C=100×10/5000 А=20 мА

Падение напряжения на R_L определяется произведением R_LI_C и в нашем случае равно 50 х 0,02 = 1 В. Транзистор при этом находится в линейном режиме; уменьшение R_B приводит к увеличению тока базы, увеличению тока коллектора и, следовательно, к увеличению падения напряжения на R

L. В этих условиях схема могла бы быть использована как усилитель напряжения.

Теперь рассмотрим случай, когда

и ток базы равен

Следовательно, коллекторный ток равен

С точки зрения нагрузки транзистор ведет себя как пара контактов ключа. Из закона Ома следует, что ток нагрузки в этой ситуации не может превышать величины V_CC/R_L. Поэтому дальнейшее увеличение тока базы не может увеличить ток коллектора, который определяется теперь только сопротивлением нагрузки и напряжением питания. Транзистор находится в насыщении. На практике при насыщении транзистора между коллектором и эмиттером всегда остается небольшое напряжение, обычно обозначаемое V_CE(sat). Как правило, оно меньше 1 В и может доходить до 0,1 B y транзисторов, специально предназначенных для работы в качестве ключей. Обычно V_CE(sat) уменьшается по мере того, как через переход база-эмиттер течет все больший ток, то есть в случае, когда отношение тока коллектора I_C к току базы I_B становится значительно меньше, чем коэффициент усиления тока транзистора h_FE.

Грубо говоря, глубокое насыщение (малое значение V_CE(sat)) имеет место, когда

Основные параметры биполярного транзистора описаны в любом даташите. Для того, чтобы понять характеристики транзистора, надо научиться читать его основные параметры. Не зная этих параметров, можно накосячить при конструировании своих радиоэлектронных безделушек. Погнали!

Виды транзисторов

Из первой ст атьи про биполярный транзистор, мы помним, что его производят из двух веществ – это германий и кремний. Следовательно, по материалу, из которых их производят, все биполярные транзисторы делятся на кремниевые и германиевые. Почему же идет такая классификация? Как вы помните из предыдущих статей, для того, чтобы транзистор “открылся” на германиевый транзистор надо подать 0,2-0,3 Вольта, а на кремниевый 0,6-0,7 Вольт. Кремниевый транзистор выдерживает температуру эксплуатации до 150 градусов по Цельсию, тогда как германиевый только до 70 градусов. Обратный коллекторный ток у кремниевого транзистора намного меньше, чем у германиевого, что кстати, тоже немаловажный параметр.

Проводимость транзистора

Проводимость NPN или PNP. С этим, думаю, уже все понятно

Коэффициент усиления по току

Коэффициент усиления по току в схеме с Общим Эмиттером (ОЭ)

Обратный коллекторный ток

Обозначения и индексы

Откуда вообще берутся эти обозначения индексов? Снизу синим маркером я пометил эти индексы:

Оказывается, все до боли просто.

Первая буква индекса – первый вывод транзистора, вторая буква – второй вывод транзистора, ну а третья буква обозначает оставшийся вывод и его условие, при котором производится этот замер. Самая распространенная третья буква – это “О”. Но скорее всего это даже и не буква, а цифра “ноль”. Она говорит о том, что на третьем выводе напряжение равняется нулю. Это достигается тем, что оставшийся третий вывод никуда не подключен и висит в воздухе.

Например, I_КБО говорит нам о том, что это ток (сила тока), между коллектором и базой, при условии, что напряжение на эмиттере равняется нулю. То есть эмиттер отключен.

Есть также более интересные условия, но они встречаются редко. Например, буква “К” от слова “короткий” (в англ.варианте “Shot”). Такой параметр как U_КЭК говорит нам о том, что это напряжение между коллектором и эмиттером, при условии, что база и эмиттер замкнуты накоротко, или детским языком, база с эмиттером соединены проводочком. Здесь последняя буква говорит нам об оставшемся выводе и условии, которое происходит между этим выводом и буковкой-выводом которая рядом.

Также иногда встречается буква “R”, которая обозначает, как ни странно, сопротивление. Например U_КЭRговорит о том, что это напряжение между коллектором и эмиттером при условии что база и эмиттер соединены сопротивлением. И рядышком в справочнике приводится номинал этого сопротивления.

Также часто встречается вместо третьей буквы индекса обозначение “нас” или на буржуйский манер “sat”. “Нас” – кратко от “насыщение”, то же самое и “”sat” – saturation в переводе на русский – насыщение. Например, U_{КЭ нас} (V_CEsat) – это напряжение насыщения коллектор-эмиттер.

И еще один нюанс… порядок индексов совпадает с положительным направлением тока. Что это значит? Например, U_КЭнапряжение между коллектором и эмиттером. Значит ток движется от коллектора к эмиттеру. Но если мы поменяем индексы вот так U_ЭКу нас это будет уже обозначать, что электрический ток движется от эмиттера к коллектору. Справедливы также следующие выражения:

Максимальное допустимое обратное напряжение между коллектором и базой

Максимальное допустимое обратное напряжение между коллектором и базой U_{КБ макс} (V_CBO) – это максимальное обратное напряжение, которое может выдержать коллекторный P-N переход при открытом эмиттере (эмиттер ни с чем не связан и его ножка болтается в воздухе, короче говоря, на эмиттере ноль)

Для NPN транзистора это будет выглядеть так:

Для NPN транзистора этот параметр показан с плюсом. Оно и понятно, индексы идут как “КБ”, что означает коллектор “плюсовый” а база “минусовая”.

Вот, например, этот параметр для транзистора BC337 структуры NPN:

Как вы видите, параметр V_CBO показан с плюсом.

Чтобы не мудрить с индексами, для PNP транзистора ставят просто тупо минус перед циферками в даташите, которое говорит нам о том, что напряжение подаем в обратной полярности. В некоторых даташитах знак “минус” не указан, но все равно имейте ввиду, что это обратное напряжение на P-N переходе.

Например как в этом даташите на транзистор S8550 PNP структуры. Видите перед цифрой “30” знак минус? Если бы мы поменяли индексы, то получили бы, что V_BCO=30 Вольт. Знак “минус” тогда бы исчез, но в то же время у нас индексы поменялись (я их даже выделил жирным шрифтом).

То есть тут мы видим, что это напряжение тоже обратное.

Максимальное допустимое значение напряжения между эмиттером и базой

Максимальное допустимое напряжение между эмиттером и базой U_{ЭБ макс} (V_ЕВО) – это напряжение, которое может выдержать эмиттерный P-N переход, если приложить напряжение в обратном направлении, при условии, что коллектор у нас никуда не цепляется. Похожий параметр, но только уже для эмиттерного перехода.

Для NPN транзистора это выглядит вот так и напряжение в даташите указывается с плюсом:

А для PNP как-то так:

Для PNP этот параметр также идет с минусом, чтобы не переставлять индексы:

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером

Максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером U_{КЭ макс} (U_КЭО). Максимальное напряжение между коллектором и эмиттером по направлению стрелочки эмиттера , при условии что база никуда не цепляется. Для PNP транзистора этот параметр также идет с минусом.

Максимальная рассеиваемая мощность

Максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе P_{K макс} (P_{C max}). Это максимальная мощность, которую транзистор может рассеять на себе в окружающее пространство.

Например, для транзистора S8550 это значение равняется 1 Ватту.

Чтобы его не превысить, нужно рассчитать какую мощность будет рассеивать ваш транзистор по формуле:

P – это мощность, которая рассеивается на транзисторе

U_K– напряжение на коллекторе относительно минуса

Рассеивание мощности транзистором означает, что на нем будет выделяться тепло, которое рассеивается в окружающее пространство. Поэтому, чтобы отвести это тепло от транзистора, применяют радиаторы:

Особенно это касается мощных транзисторов, через которые текут большие токи и напряжения. Как я уже говорил, для кремниевых транзисторов критическая температура нагрева это 150 градусов по Цельсию, для германиевых 70. Так что следите за температурой, если не хотите получить в результате уголек с дымом. Иными словами если Р превысит P_{К макс}, то вашему транзистору придет жопа.

Максимальный допустимый коллекторный ток

Максимально допустимый коллекторный ток I_{K макс} (I_{c max}). Превышение этого номинала приводит к пробою переходов, выгоранию тонких токоведущих проводов, которые соединяют ножку транзистора с кристаллом полупроводника. Ну и чем больше ток, тем разумеется и больше мощность, выделяемая транзистором, значит будет больше нагрев.

Граничная частота передачи тока

Граничная частота передачи тока f_гр . Это частота, на которой коэффициент β (коэффициент усиления по току) становится равным единице. Так что отсюда вывод, что не каждый транзистор будет усиливать высокочастотные колебания. Поэтому в радиоприемной и радиопередающей аппаратуре используются транзисторы с высокой граничной частотой.

Различных других параметров транзистора туева куча. Здесь же я привел те параметры, на которые следует обращать внимание при проектировании своих электронных безделушек. Некоторые параметры в одной книге обозначают так, в другой эдак, в третьей совсем по-другому. Не могу сказать, что мои названия и обозначение параметров образцовые, но все-таки старался обозначить как в большинстве учебной литературы, чтобы было понятно каждому начинающему электронщику.

На этом уроке мы продолжим изучать биполярный транзистор. Познакомимся с некоторыми дополнительными параметрами.

Рассчитать каскад с общим эмиттером в ключевом режиме для PIC я предлагаю Вам самостоятельно. Ну а тем, у кого в процессе решения задачи появятся вопросы, кто не справится или просто не захочет заморачиваться найдут решение в видео-приложении к уроку.

Итак, биполярный транзистор в ключевом режиме может находиться в двух противоположных состояниях:

Режим отсечки

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V – 0.7V, PN-переход база-эмиттер закрыт. Отсутствует ток базы и ток коллектора. Получается, что транзистор как бы закрыт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Режим насыщения

Когда ток базы достаточно велик, мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора.

В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания. Сопротивление перехода коллектор-эмиттер минимально.

С параметрами Iк, Uкэ, h21э мы познакомились на предыдущем уроке. Какие же еще параметры влияют на работу каскада в ключевом режиме??

Входное сопротивление

Входным сопротивлением называется сопротивление транзистора со стороны базы. Обозначается Rвх. Входное сопротивление выбирается в несколько раз больше (5 – 10 раз) чем сопротивление источника сигнала. Т.к. обычно на вход транзистора подают источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять как можно меньше тока.

Частотная характеристика

Зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах.

На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.

Максимальная мощность рассеивания

Через коллектор транзистора в процессе работы протекает ток, а на переходе эмиттер-коллектор падает напряжение. Произведение тока Iк на напряжение Uкэ можно считать мощностью, рассеиваемой на транзисторе.

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер

Это напряжение между выводами коллектора и эмиттера в режиме полного открытия транзистора – насыщения.

К примеру напряжение насыщения коллектор-эмиттер равно: Uкэ.нас. = 1.2В. Через коллектор транзистора протекает ток, скажем 1,5А. Значит, мощность на транзисторе составит 1,2В * 1,5А = 1,8Вт. По даташиту рассеиваемая транзистором мощность 2Вт – значит, такой транзистор не сможет работать без радиатора. А наилучшим выходом будет выбор более мощного транзистора. Работа на пределе снижает отказоустойчивость!

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
(методическое пособие)

ЗАДАНИЕ: Определить требуемый ток линии порта для включения нагрузки. Определить, не превышает ли требуемый ток максимального тока линии порта!? Рассчитать Rб каскада на биполярном транзисторе, работающим в ключевом режиме. Определить падение напряжения на нагрузке (двигателе). Рассчитать рассеиваемую мощность транзистора в режиме насыщения.

Заглянем в даташит транзистора SS8050 и определим исходные данные для расчёта: h21э (выбираем минимальное значение) и Uкэ.нас.

Из даташита МК, РАЗДЕЛ 15.0, Электрические характеристики определим максимальную нагрузку линии порта по току.

Зададимся значением тока нагрузки в коллекторе Iк = 500мА и падением на переходе база-эмиттер Uбэ = 0,7В.

Зная ток нагрузки, он же ток коллектора, вычислим ток базы. Для этого разделим максимально возможный ток нагрузки на коэффициент усиления по току: Iб =Iк/h21э. Ток базы равен току линии порта. Сравниваем с максимальным током линии порта! Делаем вывод о пригодности каскада управления двигателем;
Определим падение напряжения на базовом резисторе. Для этого вычтем из входного напряжения (входное напряжение – напряжение которое поступает с вывода линии порта МК и равно +5В) падение напряжения на переходе база-эмиттер: URб =Uвх –Uбэ;
Вычислим сопротивление базового резистора по закону Ома. Для этого разделим напряжение падения на базовом резисторе на ток базы: Rб =UR1/Iб.
Вычислим падение напряжения на нагрузке. Поскольку в режиме насыщения напряжение между выводами коллектора и эмиттера не равно нулю, напряжение нагрузки будет равно разнице между напряжением питания и напряжением насыщения коллектор эмиттер:
н =Vcc–Uкэ.нас;
Вычислим рассеиваемую мощность транзистора в режиме насыщения. Для этого необходимо умножить ток нагрузки на напряжение насыщения коллектор эмиттер: Pнас. =Iк*Uкэ.нас.

Ответы к самостоятельной работе Вы сможете найти в видео-приложении к данному уроку

Параметры и корпуса биполярных транзисторов

Добавлено 16 февраля 2018 в 07:56

Сохранить или поделиться

Как и все электрические и электронные компоненты, транзисторы имеют ограничения по напряжению и току, при которых они могут работать без повреждений. Поскольку транзисторы более сложны, чем некоторые другие компоненты, они, как правило, имеют больше видов параметров. Ниже приведено подробное описание некоторых типовых параметров транзисторов.

Рассеиваемая мощность: когда транзистор проводит ток между коллектором и эмиттером, между этими двумя выводами на нем также падает и напряжение. В любой момент времени мощность, рассеиваемая транзистором, равна произведению тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер. Как и резисторы, транзисторы рассчитаны на то, сколько ватт каждый из них может рассеивать спокойно, не получая при этом повреждений. Высокая температура – смертельный враг всех полупроводниковых приборов, а биполярные транзисторы, как правило, более подвержены термическому повреждению, чем большинство из них. Значения мощности всегда связаны с температурой окружающей среды. Когда транзисторы должны использоваться в более жарких условиях (>25°C), значения рассеиваемой ими мощности должны быть уменьшены, чтобы избежать сокращения срока службы.

Обратные напряжения: как и диоды, биполярные транзисторы рассчитаны на максимально допустимые напряжения обратного смещения на их PN переходах. Эти параметры включают в себя значения напряжений для перехода эмиттер-база V_ЭБ, для перехода коллектор-база V_КБ, а также напряжение между коллектором и эмиттером V_КЭ.

V_ЭБ, максимальное обратное напряжение между эмиттером и базой, для некоторых слаботочных транзисторов составляет примерно 7 В. Некоторые разработчики схем используют дискретные биполярные транзисторы в качестве стабилизировано на 7 В последовательно с токоограничивающим резистором. Транзисторные входы аналоговых интегральных микросхем также имеют параметр V_ЭБ, если превышение которого приведет к повреждению, если использование стабилитронов на входах недопустимо.

Параметр максимального напряжения коллектор-эмиттер V_КЭ может считаться максимальным напряжением, которое транзистор может выдержать в режиме полной отсечки (ток базы равен нулю). Этот параметр имеет особое значение при использовании биполярного транзистора в качестве ключа. Типовое значение для слаботочного транзистора составляет от 60 до 80 В. Для силовых транзисторов этот параметр может составлять до 1000 В, например, у транзистора горизонтального отклонения в дисплее на электронно-лучевой трубке.

Ток коллектора: Максимальное значение тока коллектора I_К, указываемое производителем в амперах. Типовые значения для слаботочных транзисторов составляют от 10 до 100 мА, для силовых транзисторов – десятки ампер. Имейте в виду, что это максимальное число предполагает состояние насыщения (минимальное падение напряжения между коллектором и эмиттером). Если транзистор не находится в режиме насыщения, и между коллектором и эмиттером падает существенное напряжение, то значение максимальной рассеиваемой мощности будет превышено до достижения максимального значения тока коллектора. Это просто нужно иметь в виду при разработке транзисторных схем!

Напряжения насыщения: В идеале транзистор в режиме насыщения действует как замкнутый ключ с контактами на коллекторе и эмиттере, при этом падение напряжения между коллектором и эмиттером равно нулю при максимальном токе коллектора. В реальности этого никогда не бывает. Производители указывают максимальное падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения и между коллектором и эмиттером, и между базой и эмиттером (прямое падение напряжения на этом PN переходе). Напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения, как правило, составляет 0,3 вольта или менее, но это значение, конечно, зависит от конкретного типа транзисторов. Низковольтные транзисторы (с низким V_КЭ) показывают более низкие напряжения насыщения. Напряжение насыщения также снижается при увеличении тока базы.

Прямое падение напряжения база-эмиттер, V_БЭ, совпадает с аналогичным параметром у диода, ≅ 0,7 В, что не должно удивлять.

Коэффициент бета: Отношение тока коллектора к току базы, β является основным параметром, характеризующим усилительную способность биполярного транзистора. При расчетах схем β обычно постоянной величиной, но, к сожалению, на практике это далеко не так. Таким образом, производители предоставляют набор показателей β (или «h_fe«) для определенного транзистора в широком диапазоне рабочих условий, обычно в виде максимальных/минимальных/типовых значений. Вы можете удивиться, увидев, насколько большие отклонения β можно ожидать при нормальных рабочих условия. В спецификации на один популярный слаботочный транзистор, 2N3903, указывается, что коэффициент β может быть в диапазоне от 15 до 150 в зависимости от величины тока коллектора. Как правило, β будет самым высоким при средних токах коллектора и уменьшается для очень низких и очень высоких токах коллектора. h_fe – это усиление по переменному току малых сигналов; h_FE – это усиление по переменному току больших сигналов или усиление по постоянному току.

Коэффициент альфа: Отношение тока коллектора к току эмиттера, α=I_К/I_Э. α может быть получен из β, так как α=β/(β+1).

Биполярные транзисторы поставляются в самых разных физических корпусах. Тип корпуса в первую очередь зависит от требуемой рассеиваемой мощности транзистора, так же как и для резисторов: чем больше максимальная рассеиваемая мощность, тем устройство должно быть больше по размеру, чтобы оставаться холодным. На рисунке ниже показано несколько стандартных типов корпусов для трехвыводных полупроводниковых устройств, любой из которых может использоваться для размещения биполярного транзистора. Существует много других полупроводниковых устройств, отличных от биполярных транзисторов, которые тоже имеют три вывода. Следует отметить, что выводы пластиковых транзисторов могут различаться при одном типе корпуса, например, TO-92 на рисунке ниже. Без определения маркировки устройства или проведения электрических тестов невозможно определить назначения выводов у трехвыводного полупроводникового устройства.

Корпуса транзисторов, размеры в мм

Небольшие пластиковые транзисторные корпуса, такие как TO-92, могут рассеивать единицы сотен милливатт. Металлические корпуса, TO-18 и TO-39, могут рассеивать больше мощности, несколько сотен милливатт. Пластиковые корпуса мощных транзисторов, такие как TO-220 и TO-247, рассеивают более 100 ватт, приближаясь к рассеиванию полностью металлического TO-3. Параметры рассеивания, приведенные на рисунке выше, являются максимальными, когда-либо виденными автором у высокомощных устройств. Большинство силовых транзисторов рассчитано на половину или меньше указанной мощности. Для оценки фактических значений смотрите технические описания на конкретные устройства. Полупроводниковый кристалл в пластиковых корпусах TO-220 и TO-247 установлен на теплопроводной металлической пластине, которая переносит тепло от задней части корпуса к металлическому радиатору (не показан). Перед установкой транзистора на радиатор на металл наносится тонкий слой теплопроводящей пасты. Поскольку металлические пластины в корпусах TO-220 и TO-247 и корпус TO-3 соединены с коллектором, иногда необходимо электрически изолировать их от заземленного радиатора с помощью вставки из слюды или полимерной шайбы. Параметры в технических описаниях для мощных корпусов действительны только при установке на радиатор. Без радиатора TO-220 в свободном пространстве безопасно рассеивает примерно 1 ватт.

Максимальные значения рассеиваемой мощности из технических описаний на практике достичь трудно. Значение максимальной рассеиваемой мощности основано том, что радиатор поддерживает температуру корпуса транзистора не более, чем 25°C. Но при воздушном охлаждении радиатора это сложно. Допустимая рассеиваемая мощность уменьшается при повышении температуры. Многие технические описания предоставляют графики зависимости рассеиваемой мощности от температуры.

Подведем итоги

Рассеиваемая мощность: максимально допустимая рассеиваемая мощность на постоянной основе.
Обратные напряжения: максимально допустимые V_КЭ, V_КБ, V_ЭБ.
Ток коллектора: максимально допустимый ток коллектора.
Напряжение насыщения – падение напряжения VКЭ в насыщенном (полностью проводящем) транзисторе.
Коэффициент бета: β=I_К/I_Б.
Коэффициента альфа: α = I_К/I_Э = β/(β+1).
Основным фактором, влияющим на рассеиваемую мощность, являются корпуса транзисторов. Большие корпуса рассеивают больше тепла.

Оригинал статьи:

ГОСТ 18604.22-78 — Транзисторы биполярные. Методы измерения напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер

ГОСТ 18604.22-78*
(CT СЭВ 4289-83)

Группа Э29

Дата введения 1980-01-01

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 5 июля 1978 г. N 1816 срок введения установлен с 01.01.80

Проверен в 1984 г. Постановлением Госстандарта от 25.06.84 N 2078 срок действия продлен до 01.01.90**

________________

** Ограничение срока действия снято постановлением Госстандарта СССР от 17.09.91 N 1455 (ИУС N 12, 1991 год). — Примечание изготовителя базы данных.

ВЗАМЕН ГОСТ 13852-68

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (декабрь 1985 г.) с Изменением N 1, утвержденным в октябре 1984 г. (ИУС 1-85).

Настоящий стандарт распространяется на биполярные транзисторы и устанавливает методы измерения напряжения насыщения коллектор-эмиттер и напряжения насыщения база-эмиттер в схеме с общим эмиттером на постоянном и импульсном токах.

Общие условия при измерении напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер транзисторов должны соответствовать требованиям ГОСТ 18604.0-83.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 4289-83.

(Измененная редакция, Изм. N 1)

1. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОР-ЭМИТТЕР И БАЗА-ЭМИТТЕР НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ

1.1. Принцип и условия измерения

1.1.1. Измерение заключается в определении напряжения между выводами транзистора в режиме насыщения при заданных постоянных токах коллектора и базы.

1.1.2. Напряжение питания коллектора должно быть меньше граничного напряжения или равно ему.

Если значение не нормируют, то напряжение питания коллектора не должно превышать максимально допустимого значения постоянного напряжения коллектор-эмиттер.

1.1.3. Значения тока базы и тока коллектора , значение граничного напряжения указывают в нормативно-технической документации на транзисторы конкретных типов.

1.1.4. Допускается задавать токи базы и коллектора от генераторов тока. При этом выходное сопротивление генератора тока базы должно удовлетворять условию

а выходное сопротивление генератора тока коллектора должно удовлетворять условию

где и — максимальные значения напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер, которые могут быть измерены на данной установке;

и — минимальные значения токов коллектора и базы, которые могут быть установлены на данной установке.

1.2. Аппаратура

1.2.1. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер на постоянном токе следует измерять на установке, структурная схема которой приведена на черт.1.

, — измерители постоянных токов базы и коллектора; — измеритель постоянного напряжения;
и ; , — резисторы; — измеряемый транзистор; — переключатель

Черт.1

1.2.2. Основные элементы, входящие в схему, должны удовлетворять следующим требованиям.

1.2.2.1. Входное сопротивление измерителя постоянного напряжения должно удовлетворять соотношениям

;

1.2.2.2. Измеритель постоянного напряжения может быть компенсационного типа. В этом случае требования к входному сопротивлению не предъявляют.

1.2.2.3. Допускается использование общего источника питания для задания токов базы и коллектора. Регулировку токов в этом случае осуществляют подбором резисторов и .

1.2.2.4. Взамен резисторов и могут быть использованы внутренние сопротивления источников питания базы или коллектора.

Резисторы , и измерители и могут полностью или частично отсутствовать, если каким-либо способом обеспечивается точность установки режима.

1.2.2.5. Следует принимать меры к устранению погрешности измерения и за счет падения напряжения на соединительных проводах и контактах путем разделения контактов и соединительных проводов на токовые и потенциальные.

1.2.2.6. Значение наводок на измерителе напряжения должно быть не более 2% шкалы.

1.3. Подготовка и проведение измерения

1.3.1. При измерении напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер транзистор включают в схему измерения. По шкале следует установить значение тока базы, а по шкале — значение тока коллектора, указанные в нормативно-технической документации на транзисторы конкретных типов или рассчитанные по заданной степени насыщения.

В положении 1 переключателя измеритель измеряет напряжение насыщения .

В положении 2 переключателя измеритель измеряет напряжение насыщения .

1.3.2. Допускается одновременное измерение напряжений насыщения и двумя приборами (без переключателя ), если режим измерения этих параметров одинаков.

1.4. Показатели точности измерения

1.4.1. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются стрелочные приборы, должна находиться в пределах ±5% конечного значения рабочей части шкалы.

1.4.2. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются цифровые приборы, должна находиться в пределах ±5% измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискретного отсчета.

2. МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НАСЫЩЕНИЯ КОЛЛЕКТОР-ЭМИТТЕР И БАЗА-ЭМИТТЕР НА ИМПУЛЬСНОМ ТОКЕ

2.1. Принцип и условия измерения

2.1.1. Измерение заключается в определении напряжения между выводами транзистора в режиме насыщения при заданных постоянном токе коллектора и импульсном токе базы.

2.1.2. Напряжение питания коллектора, значения тока базы и тока коллектора устанавливают в соответствии с требованиями пп.1.1.2 и 1.1.3.

2.1.3. Измерение напряжения следует начинать с задержкой относительно начала базового импульса и закончить до окончания базового импульса (черт.2) по формулам

;

где — длительность импульса в цепи базы;

— максимальное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером;

— максимальное значение коэффициента передачи тока в режиме малого сигнала;

— граничная частота коэффициента передачи тока.

— измеряемое напряжение

Черт.2

Значения статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером, коэффициента передачи тока в режиме малого сигнала и граничной частоты коэффициента передачи тока указывают в нормативно-технической документации на транзисторы конкретных типов. Для транзисторов, у которых значение не нормируется, используют значение предельной частоты коэффициента передачи тока или ,

где — частота, на которой измеряют модуль, коэффициента передачи тока на высокой частоте . Значение указывают в нормативно-технической документации на транзисторы конкретных типов.

2.1.4. Допускается подавать напряжение коллектора в виде импульса, начинающегося не позднее базового импульса и заканчивающегося раньше базового импульса.

Время подключения пикового вольтметра к выводам в этом случае не ограничивают.

2.1.5. Допускается измерение напряжений насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер при постоянном токе базы и импульсном напряжении коллектора.

2.1.6. Допускается одновременная подача базового и коллекторного импульсов, если пиковый вольтметр подключается на позднее начала базового импульса.

2.1.7. Допускается задавать токи базы и коллектор от импульсных генераторов тока. При этом выходные сопротивления генераторов тока базы и тока коллектора должны соответствовать требованиям п.1.1.4.

2.2. Аппаратура

2.2.1. Напряжение насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер на импульсном токе следует измерять на установке, структурная схема которой приведена на черт.3.

, , — пиковые вольтметры; — генератор однополярных импульсов; , — резисторы;
, — калибровочные резисторы; — переключатель; — конденсатор;
— измеряемый транзистор

Черт.3

2.2.2. Основные элементы, входящие в схему, должны удовлетворять следующим требованиям.

2.2.2.1. Пиковый вольтметр должен измерять ток базы по падению напряжения на резисторе . Его входное сопротивление должно быть больше или равно 100.

2.2.2.2. Пиковый вольтметр должен измерять мгновенные значения напряжений. Требования к его входному сопротивлению должны соответствовать требованиям п.1.2.2.1.

2.2.2.3. Пиковый вольтметр должен измерять ток коллектора по падению напряжения на резисторе . Его входное сопротивление должно быть больше или равно 100.

2.2.2.4. Взамен резистора может быть использовано внутреннее сопротивление генератора , а резистора — внутреннее сопротивление источника питания коллектора.

Резисторы и могут отсутствовать, если токи базы и коллектора задают от импульсных генераторов тока.

2.2.2.5. Резисторы и должны обеспечивать измерение токов и на рабочих участках шкал приборов и . Номинальные сопротивления резисторов выбирают с допускаемым отклонением от номинального в пределах ±1%.

2.2.2.6. Резисторы , и пиковые вольтметры , могут отсутствовать, если каким-либо способом обеспечивается точность установки режима.

2.2.2.7. Частоту следования импульсов генератора следует выбирать такой, чтобы скважность импульсов была более 10.

2.2.2.8. Емкость конденсатора следует выбирать из соотношения

если источник питания коллектора рассчитан на ток ,

где — скважность импульсов базы.

Значение емкости конденсатора может быть уменьшено или конденсатор может быть отключен, если источник питания коллектора рассчитан на ток и при импульсном напряжении питания коллектора.

2.3. Подготовка и проведение измерения

2.3.1. Подготовка и проведение измерения — в соответствии с п.1.3.

2.4. Показатели точности измерения

2.4.1. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются стрелочные приборы, должна находиться в пределах ±5% конечного значения рабочей части шкалы.

2.4.2. Основная погрешность измерительных установок, в которых используются цифровые приборы, должна находиться в пределах ±5% измеряемого значения ±1 знак младшего разряда дискретного отсчета.

2.4.1, 2.4.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

Обозначение параметров биполярных транзисторов

ОБОЗНАЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ (ГОСТ 20003-74)

* Примечание. Частота, равная произведению модуля коэффициента передачи тока на частоту измерения, которая находится в диапазоне частот, где справедлив закон изменения модуля коэффициента передачи тока 6 дБ на октаву

Буквенное обозначение		Термин	Определение
отечественное	международное	Термин	Определение
I_КБО	I_CBO	обратный ток коллектора	ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор-база и разомкнутом выводе эмиттера
I_ЭБО	I_EBO	обратный ток эмиттера	ток через эмиттерный переход при заданном обратном напряжении эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора
I_КЭО	I_CEO	обратный ток коллектора при замкнутом выводе базы	ток в цепи коллектор-эмиттер при заданном обратном напряжении коллектор-эмиттер и разомкнутом выводе базы
I_КЭК	I_CES	обратный ток коллектора при короткозамкнутых выводах эмиттера и базы	ток в цепи коллектор-эмиттер при заданном обратном напряжении коллектор-эмиттер и короткозамкнутых выводах эмиттера и базы
U_{КЭО гр}	U_{(L) CEO}	граничное напряжение биполярного транзистора	напряжение между выводами коллектора и эмиттера при токе базы, равном нулю и заданном токе эмиттера
U_{КЭ нас}	U_{CE sat}	напряжение насыщения коллектор-эмиттер	напряжение между выводами коллектора и эмиттера в режиме насыщения при заданных токах базы и коллектора
U_{БЭ нас}	U_{BE sat}	напряжение насыщения база-эмиттер	напряжение между выводами базы и эмиттера в режиме насыщени япри заданных токах базы и коллектора
h_11э	—	входное сопротивление в режиме малого сигнала в схеме с общим эмиттером	отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его изменению входного тока в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим эмиттером
h_11б	—	входное сопротивление в режиме малого сигнала в схеме с общей базой	отношение изменения напряжения на входе к вызвавшему его изменению входного тока в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе транзистора в схеме с общей базой
h_21э	—	коэффициент передачи тока биполярного транзистора в режиме с общим эмиттером	отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению входного тока в режиме короткого замыкания по переменному току на выходе транзистора в схеме с общим эмиттером
h_22э	—	выходная полная проводимость биполярного транзистора в режиме малого сигнала при холостом ходе с общим эмиттером	отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения в режиме холостого хода входной цепи по переменному току в схеме с общим эмиттером
h_22б	—	выходная полная проводимость биполярного транзистора в режиме малого сигнала при холостом ходе с общей базой	отношение изменения выходного тока к вызвавшему его изменению выходного напряжения в режиме холостого хода входной цепи по переменному току в схеме с общей базой
h_21Э	h_21E	статический коэффициент передачи тока биполярного транзистора в схеме с общим эмиттером	отношения постоянного тока к постоянному току базы при заданных постоянном обратном напряжении коллектор-эмиттер и токе эмиттера в схеме с общим эмиттером
f_h31	—	предельная частота коэффициента передачи тока биполярного транзистора	частота, на которой модуль коэффициента передачи тока падает на 3 дБ по сравнению с его низкочастотным значением
f_гр	f_T	граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером	частота, при которой модуль коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером экстраполируется к единице *
f_max	f_max	максимальная частота генерации биполярного транзистора	наибольшая частота, при которой транзистор способен генерировать в схеме автогенератора
K_ш	F	коэффициент шума биполярного транзистора	отношение мощности шумов на выходе транзистора к той ее части, которая вызвана тепловыми шумами сопротивления источника сигнала
t_рас	t_s	время рассасывания для биполярного транзистора	интервал времени между моментом подачи на базу запирающего импульса и моментом, когда напряжение на коллекторе транзистора достигает заданного уровня
t_вкл	t_on	время включения транзистора	интервал времени, являющийся суммой времени нарастания
Cэ	Ce	емкость эмиттерного перехода	емкость между выводами эмиттера и базы транзистора при заданных обратном напряжении эмиттер-база и режиме коллекторной цепи
Cк	Cc	емкость коллекторного перехода	емкость между выводами базы и коллектора транзистора при заданных обратном напряжении коллектор-база и режиме эмиттерной цепи
t_к	t_c	постоянная времени цепи обратной связи на высокой частоте биполярного транзистора	произведение сопротивления базы на активную емкость коллекторного перехода
*термины, относящиеся к режимам эксплуатации (измерений)*
I_К	I_G	постоянный ток коллектора	постоянный ток, протекающий через коллекторный переход
I_Э	I_E	постоянный ток эмиттера	постоянный ток, протекающий через эмиттерный переход
I_Б	I_B	постоянный ток базы	постоянный ток, протекающий через базовый вывод
P_вых	P_out	выходная мощность биполярного транзистора	мощность, которую отдает транзистор в типовой схеме генератора (усилителя) на заданной частоте
*термины, относящиеся к максимально допустимым параметрам*
I_{К max}	I_{C max}	максимальный постоянный ток коллектора	—
I_{Б max}	I_{B max}	максимальный постоянный ток базы	—
I_{К, и max}	I_{CM max}	максимальный импульсный ток коллектора	—
I_{К нас max}	I_{C sat max}	максимальный постоянный ток коллектора в режиме насыщения	—
U_{ЭБ max}	U_{EB max}	максимальное постоянное напряжение эмиттер-база	—
U_{КБ max}	U_{CB max}	максимальное постоянное напряжение коллектор-база	—
U_{КЭ max}	U_{CE max}	максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер	—
U_{КЭR max}	U_{CER max}	максимальное постоянное напряжение коллектор-эмиттер	максимально допустимое постоянное напряжение между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора и сопротивлении в цепи база-эмиттер
U_{КЭ, и max}	U_{CEM max}	максимальное импульсное напряжение коллектор-эмиттер	—
U_{КБ, и max}	U_{CBM max}	максимальное импульсное напряжение коллектор-база	—
P_{К max}	P_{C max}	максимально допустимая постоянная рассеиваемая мощность коллектора	—
P_{и max}	P_{RM max}	максимальная импульсная рассеиваемая мощность биполярного транзистора	—
P_max	P_{tot max}	максимальная импульсная рассеиваемая мощность транзистора	—

Транзистор КТ660А

Транзистор КТ660А n-p-n кремниевый эпитаксиально-планарный в пластмассовом корпусе предназначен для использования в радиоэлектронной аппаратуре, изготавливаемой для народного хозяйства.

Основные электрические параметры КТ660
Параметры	Обозначение	Ед.измер	Режимы измерения	Min	Max
Граничное напряжение коллектор — эмиттер КТ660А КТ660Б	Uкэо гр.*	В	Iк= 10mA, Iб=0	30 25	— —
Обратный ток коллектора КТ660А КТ660Б	Iкбо	мкА	Uкб=45В,Iэ=0 Uкб=30В,Iэ=0	—	1,0
Статический коэффициент передачи тока КТ660А КТ660Б	h31Е	—	Uкб=10B,Iэ=2мA f=50МГц	110 200	220 450
Напряжение насыщения коллектор- эмиттер	Uкэ(нас)	В	Iк=500мA, Iб=50мA	—	0,5
Напряжение насыщения коллектор- эмиттер КТ660А КТ660Б	Uкэ(нас)	В	Iк=10мA, Iб=1мA	— —	0,05 0,035
Напряжение насыщения база — эмиттер	Uбэ(нас)*	В	Iк=500мA, Iб=50мA	—	1,2
Емкость коллекторного перехода	Ск	пФ	Uкб=10B,Iэ=0 f=10МГц	—	10
Граничная частота коэффициента передачи тока	fгр	МГц	Uкэ=10B,Iк=50мA	200	—

Undestanding BJT datasheet. | Форум электроники (схемы, проекты и микроконтроллеры)

Привет,

Точная точка, где транзистор входит в насыщение, немного нечеткая.
Вы должны понимать, что то, что мы пытаемся сделать, как люди, — это
определить что-то о физическом устройстве по его электрическим характеристикам
, поэтому здесь есть крошечный кусочек абстракции и
, который может вызвать проблему при определении того, когда оно на самом деле входит.
различных режимов работы.
Мне нравится думать об этом, что насыщение начинается, когда коэффициент усиления
начинает значительно падать по мере увеличения базового тока и вызывает увеличение тока коллектора на
и снижение Vce, но это просто интуитивно понятный способ
смотреть на это.
Некоторые программы специй работают следующим образом: они вычисляют две величины
из коэффициентов прямой и обратной эмиссии и термической температуры
, а затем сравнивают эти две величины как с напряжением базового эмиттера
Vbe, так и с напряжением базового коллектора Vbc в порядке
, чтобы определить если транзистор находится в активной области, область насыщения
или ни то, ни другое.
Чтобы лучше понять это, вам, вероятно, следует взглянуть на расчет биполярных транзисторов
в программах Spice.

Это напоминает мне о том, как я смотрел на ток через индуктор с сердечником на основе железа
и пытался определить, когда индуктор
можно назвать «насыщенным». Затем мы говорим фразами, например, когда он на самом деле
«переходит в насыщение», и когда он «полностью насыщен», и тому подобное.
Иногда это частично зависит от приложения
, в котором оно используется.Например, если 10 ампер — это «нормальный» ток
, и мы видим 11 ампер, мы называем это насыщенным? Я сомневаюсь в этом, но мы можем сказать, что
«начинает входить в насыщение», и если так отпустить,
может вызвать проблемы. С другой стороны, если мы увидим огромный всплеск тока
(который напоминает о производной), мы, вероятно, скажем, что он стал насыщенным, и нужно что-то сделать с этой конструкцией, чтобы предотвратить это
, иначе транзистор драйвера может перегреваются и сгорают.

Если вы посмотрите на ток базы транзистора и напряжение между коллектором и эмиттером
, вы увидите точку, в которой увеличение тока базы начинает иметь гораздо меньший эффект
, чем до этого момента, и можно сказать, что именно здесь
транзистор начинает входить в насыщение.

Напряжение коллектор-эмиттер — обзор

Напряжение блокировки коллектор-эмиттер ( BV _CES): Этот параметр определяет максимальное напряжение коллектор-эмиттер в закрытом состоянии, когда затвор и эмиттер закорочены.Пробой задается при определенном токе утечки и изменяется в зависимости от температуры на положительный температурный коэффициент.

Напряжение блокировки эмиттер – коллектор ( BV _ECS): Этот параметр определяет обратный пробой перехода коллектор – база компонента pnp-транзистора IGBT.

Напряжение затвор-эмиттер ( В _GES): Этот параметр определяет максимально допустимое напряжение затвор-эмиттер, когда коллектор замкнут на эмиттер.Толщина и характеристики слоя оксида затвора определяют это напряжение. Напряжение затвора должно быть ограничено до гораздо более низкого значения, чтобы ограничить ток коллектора в условиях неисправности.

Постоянный ток коллектора ( I _C): Этот параметр представляет значение постоянного тока, необходимого для повышения температуры перехода до максимальной температуры от указанной температуры корпуса. Этот рейтинг указан для температуры корпуса 25 ° C и максимальной температуры перехода 150 ° C.Поскольку нормальные условия эксплуатации вызывают более высокие температуры корпуса, приведен график, показывающий изменение этого номинала в зависимости от температуры корпуса.

Пиковый повторяющийся ток коллектора ( I _CM): В переходных условиях IGBT может выдерживать более высокие пиковые токи по сравнению с его максимальным постоянным током, который описывается этим параметром.

Максимальная рассеиваемая мощность ( P _D): Этот параметр представляет собой рассеиваемую мощность, необходимую для повышения температуры перехода до максимального значения 150 ° C при температуре корпуса 25 ° C.Обычно предоставляется график, показывающий изменение этого рейтинга в зависимости от температуры.

Температура перехода ( T _j): Определяет допустимый диапазон температуры перехода IGBT во время его работы.

Ограниченный ток индуктивной нагрузки ( I _LM): Этот параметр определяет максимальный повторяющийся ток, который IGBT может отключать при фиксированной индуктивной нагрузке.Во время включения IGBT обратный ток восстановления свободного диода параллельно с индуктивной нагрузкой увеличивает потери переключения при включении IGBT.

Ток утечки коллектор – эмиттер (I _CES): Этот параметр определяет ток утечки при номинальном напряжении и определенной температуре, когда затвор закорочен на эмиттер.

Пороговое напряжение затвор-эмиттер ( В _{GE ( th )}): Этот параметр определяет диапазон напряжения затвор-эмиттер, в котором IGBT включается для проведения тока коллектора.Пороговое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент. Пороговое напряжение увеличивается линейно с толщиной оксида затвора и как квадратный корень из концентрации легирования p-основания. Фиксированный поверхностный заряд на границе оксид – кремний и подвижные ионы в оксиде смещают пороговое напряжение.

Напряжение насыщения коллектор – эмиттер ( В _{CE (SAT)}): Этот параметр определяет прямое падение напряжения коллектор – эмиттер и является функцией тока коллектора, напряжения затвора и температуры.Уменьшение сопротивления канала MOSFET и области JFET и увеличение коэффициента усиления биполярного транзистора pnp может минимизировать падение напряжения в открытом состоянии. Падение напряжения на MOSFET-компоненте IGBT, который обеспечивает базовый ток pnp-транзистора, уменьшается за счет большей ширины канала, меньшей длины канала, более низкого порогового напряжения и большей длины затвора. Более высокое время жизни неосновных носителей заряда и тонкая область n-epi вызывают высокую инжекцию носителей и уменьшают падение напряжения в области дрейфа.

Прямая крутизна ( g _FE): Прямая крутизна измеряется с небольшим изменением напряжения затвора, которое линейно увеличивает ток коллектора IGBT до его номинального тока при 100 ° C. БТИЗ снижается при токах, намного превышающих его тепловую нагрузочную способность. Поэтому, в отличие от биполярных транзисторов, пропускная способность IGBT ограничена тепловыми соображениями, а не коэффициентом усиления.При более высоких температурах крутизна начинает уменьшаться при более низких токах коллектора. Следовательно, эти особенности крутизны защищают IGBT при работе от короткого замыкания.

Общий заряд затвора ( Q _G): Этот параметр помогает разработать схему управления затвором подходящего размера и приблизительно рассчитать ее потери. Из-за поведения устройства неосновной несущей время переключения не может быть приблизительно рассчитано с использованием значения заряда затвора.Этот параметр изменяется в зависимости от напряжения затвор-эмиттер.

Время задержки включения ( t _d): It i s определяется как время между 10% напряжения затвора и 10% конечного тока коллектора.

Время нарастания ( t _r): Это время, необходимое для увеличения тока коллектора до 90% от его конечного значения с 10% от его конечного значения.

Время задержки выключения ( t _{d (off)}): Это время между 90% напряжения затвора и 10% конечного напряжения коллектора.

Время спада ( t _f): Это время, необходимое для того, чтобы ток коллектора упал с 90% от его начального значения до 10% от начального значения.

Входная емкость ( C _ies): Это измеренная емкость затвор-эмиттер, когда коллектор закорочен на эмиттер. Входная емкость складывается из емкости затвор-эмиттер и емкости Миллера. Емкость затвор-эмиттер намного больше, чем емкость Миллера.

Выходная емкость ( C _oes): Это емкость между коллектором и эмиттером, когда затвор замкнут на эмиттер, которая имеет типичную зависимость напряжения pn перехода.

Емкость обратной передачи ( C _res): Это емкость Миллера между затвором и коллектором, которая имеет сложную зависимость от напряжения.

Безопасная рабочая зона (SOA): Безопасная рабочая зона определяет границу тока и напряжения, в пределах которой IGBT может работать без разрушительного отказа.При малых токах максимальное напряжение IGBT ограничено пробоем транзистора с открытой базой. Паразитная фиксация тиристора ограничивает максимальный ток коллектора при низких напряжениях. БТИЗ, невосприимчивые к статической фиксации, могут быть уязвимы для динамической фиксации. Работа при коротком замыкании и индуктивное переключение нагрузки — это условия, при которых IGBT подвергается комбинированной нагрузке по напряжению и току. Область безопасной работы с прямым смещением (FBSOA) определяется во время переходного процесса при включении индуктивного переключения нагрузки, когда в IGBT протекают токи электронов и дырки при наличии высокого напряжения на устройстве.Зона безопасной работы с обратным смещением (RBSOA) определяется во время переходного процесса выключения, когда в IGBT протекает только ток дырки с высоким напряжением на нем.

Отсечка, насыщение и активные области транзистора

На рисунке ниже ( i ) показана схема транзистора CE , а на рисунке ( ii ) показаны выходные характеристики вместе с постоянным током. нагрузка линии.

( i ) Отрезать выкл. Точка, где линия нагрузки пересекает кривую I B = 0, известна как срез от .На этом этапе I B = 0 и существует только небольшой ток коллектора (, т. Е. . ток утечки коллектора I CEO ). При отключении переход база-эмиттер больше не остается смещенным в прямом направлении, и нормальное действие транзистора теряется. Напряжение коллектор-эмиттер почти равно В C C , т.е. V C E ( отрезок выкл ) = V C C

( ii ) Насыщенность. Точка, где линия нагрузки пересекает кривую I B = I B ( sat ), называется sa turation . В этот момент базовый ток максимален, как и ток коллектора. При насыщении переход коллектор-база больше не остается смещенным в обратном направлении, и нормальное действие транзистора теряется.

Если базовый ток больше I B ( sat ), то коллекторный ток не может увеличиваться, потому что соединение коллектор-база больше не имеет обратного смещения.

( iii ) Активный r egion. Область между отсечкой и насыщением известна как active r egion . В активной области переход коллектор-база остается смещенным в обратном направлении, а переход база-эмиттер остается смещенным в прямом направлении. Следовательно, транзистор будет нормально работать в этой области.

Примечание. Обеспечиваем смещение транзистора, чтобы убедиться, что он работает в активной области.Читатель может найти подробное обсуждение смещения транзистора в следующей главе.

Сводка. Транзистор имеет два перехода pn , то есть ., Это как два диода. Переход между базой и эмиттером можно назвать , эмиттер, , диод. Переход между базой и коллектором можно назвать коллекторным диодом. Выше мы видели, что транзистор может действовать в одном из трех состояний: отключено, насыщено и активно . Состояние транзистора полностью определяется состояниями эмиттерного диода и коллекторного диода [см. Рис. Выше]. Соотношения между состояниями диодов и транзисторов следующие:

ОТКЛЮЧЕНИЕ : Эмиттерный диод и коллекторный диод ВЫКЛЮЧЕНЫ.
ACTIVE : Эмиттерный диод ВКЛ. и коллекторный диод ВЫКЛ.
НАСЫЩЕН : Эмиттерный диод и коллекторный диод ВКЛ.

В активном состоянии ток коллектора [см. Рис. ( i )] в β умножен на базовый ток (, т. Е. I C = I B ). Если транзистор отсечен, нет тока базы, значит, нет тока коллектора или эмиттера. То есть канал эмиттера коллектора открыт [см. Рис. Ниже]

( II )]. При насыщении коллектор и эмиттер, по сути, закорочены вместе.То есть транзистор ведет себя так, как если бы между коллектором и эмиттером был замкнут переключатель [см. Ниже рис. ( iii )].

Примечание. Когда транзистор находится в активном состоянии, I C = I B . Таким образом, транзистор действует как усилитель при работе в активном состоянии. Усиление означает линейное усиление . На самом деле усилители малых сигналов являются наиболее распространенными линейными устройствами .

Как мне проверить биполярный транзистор на напряжение насыщения коллектор-эмиттер на моем измерителе кривой?

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер — VCE (sat)

Что это такое:

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер — это VC, ниже которого увеличение IB не вызывает увеличения IC. Измерение проводится с указанными значениями IC и IB.

На трассировщике кривой VC применяется от Collector Supply. Прямое смещение прикладывается пошаговым генератором, и IC измеряется на выводе коллектора.

Что показывает дисплей:

На дисплее отображается VC на горизонтальной оси и результирующая IC на вертикальной оси. При применении базового привода кривая сначала будет расти, поскольку IC является функцией VC. Затем кривая станет ровной, когда основной привод перейдет в режим управления.

Спецификация выполняется, когда на указанном базовом приводе и IC VC на «изгибе» кривой меньше или равен указанному максимуму.

Как это сделать:

1. Установите элементы управления:

A: Максимальное пиковое напряжение на минимальное значение выше указанного VC

B: Максимальная пиковая мощность в ваттах до самого низкого диапазона, который удовлетворит (IC x VC)

C: Вольт / деление по горизонтали для отображения указанного VC между 5-м и 10-м делениями по горизонтали

D: Вертикальный ток / дел. Для отображения указанной IC между 5-м и 10-м делениями по вертикали

E: Полярность питания коллектора до (+ DC) для NPN или (-DC) для PNP

F: Конфигурация для (Base / Step Gen, Emitter / Common)

G: Step Generator to Current

H: Число шагов до нуля

I: Смещение / Амплитуда шага на один шаг ниже указанного базового привода

J: Регулируемая подача коллектора до минимального% (полный против часовой стрелки)

K: Точка Curso r ON
2.Подайте питание на транзистор:

A: установите переключатель влево / вправо соответствующим образом

B: нажимайте кнопку Offset Aid до тех пор, пока не будет применен указанный IB

C: Медленно увеличивайте переменную подачу коллектора в%, пока не будет достигнута указанная IC

3. Сравните с техническими данными:

Убедитесь, что на указанной IC VC меньше или равен указанному максимуму.

Как узнать, насыщен ли транзистор?

Есть несколько способов узнать, насыщен ли транзистор или нет.Очень важно, чтобы при разработке транзистора для работы в качестве переключателя он работал в режиме насыщения и отсечки. Работа в режиме отсечки — это просто прерывание смещения транзистора. Однако работать с насыщением не так просто. Вам необходимо провести некоторые вычисления, измерения или моделирование, чтобы выбранные значения схемы действительно могли насыщать транзистор. Аналогичным образом, при использовании транзистора, который будет работать как линейная схема или усилитель, работа должна быть установлена в пределах активной области.Установка в активную область также требует усилий и анализа. В этой статье я поделюсь с вами методами или способами узнать, насыщен ли транзистор или нет.

Как узнать, насыщен ли транзистор — путем фактического тестирования

Вы можете сделать вывод о работе транзистора, если он насыщен или нет, выполнив фактические измерения. Контролируйте напряжение коллектор-эмиттер вашей цепи с помощью цифрового мультиметра. Если показание ниже 0,3 В, транзистор находится в состоянии насыщения.Транзисторы имеют диапазон напряжения насыщения от 0,7 В и ниже, но для схемы, рассчитанной на жесткое насыщение, VCE будет ниже. На рисунке ниже показано, как измерить напряжение коллектор-эмиттер транзистора в цепи.

VCE Measurement Setup

Этот метод совершенно непрактичен. Как насчет того, что вы только что начали проект, не говорите мне, что вы создадите реальную схему, затем измеряете VCE и сделаете это для всех схем, в которых есть BJT в вашем проекте? В этом не будет смысла.И помимо усилий и времени, этот подход еще и дорогостоящий. Вам необходимо купить там макетные платы, провода и другие аксессуары. Однако, если вы уже находитесь на этапе проверки разработки вашего продукта, да, вы можете применить этот подход, потому что на этом этапе вы намеренно должны построить реальную схему.

Как узнать, насыщен ли транзистор — путем моделирования

В этом больше смысла, чем в первом методе. Выполняя моделирование, вы можете определить работу вашей схемы.Вы можете поместить пробник напряжения на коллектор-эмиттер и затем запустить симуляцию. Проблема с симуляцией

заключается в том, что не все типы транзисторов есть в библиотеке и с имеющейся моделью. Предположим, вы используете только бесплатный симулятор схем, такой как LTSpice, но вам все равно нужно создать модель транзистора, если не во встроенной библиотеке моделей. Построить модель непросто для тех, кто впервые на ней работает.

Та же проблема с коммерческим симулятором схем, если модель недоступна, вам нужно построить свою собственную модель.Некоторые разработчики схем используют только доступную модель транзистора в библиотеке, однако это не дает точного результата.

Как узнать, насыщен ли транзистор — путем вычислений

Это старый подход, который не требует денег и не имеет ограничений, таких как доступность модели. Все, что вам нужно получить, это техническое описание устройства. Однако я рано скажу вам о недостатках этого подхода; для этого потребуются знания в области электроники и аналитические навыки.Но не волнуйтесь, я научу вас, как это делать.

Есть два способа узнать, насыщен транзистор или нет. Первый метод заключается в предположении, что схема работает в режиме насыщения. Второй способ — наоборот; Предположим, что схема работает линейно.

Метод 1. Предположим, что контур находится в состоянии насыщения

При использовании этого метода мы изначально предполагаем, что цепь находится в режиме насыщения. Затем мы собираемся найти максимальное усиление схемы или бета, а затем сравнить его с минимальным усилением тока устройства.Если вычисленная максимальная бета-версия схемы меньше минимальной бета-версии устройства, да, предположение верно; транзистор работает в режиме насыщения. В противном случае он работает в линейном режиме.

Пример 1:

Давайте применим эту технику в схеме ниже.

Шаг 1. Решите для тока коллектора

Поскольку мы предполагаем, что цепь находится в состоянии насыщения, ток коллектора определяется только значением сопротивления коллектора Rc.

Вы можете включить значение напряжения насыщения транзистора, если хотите, получив его в таблице данных. В таком случае ток коллектора будет

VCEsat находится в диапазоне 0,7 В и ниже в зависимости от транзистора. Преимущество игнорирования напряжения насыщения коллектор-эмиттер состоит в том, что вы можете включить наихудший случай. Вы знаете, почему позже, так что продолжайте читать.

Шаг 2. Вычислить базовый ток

Поскольку значение Vbb равно 10 В,

переход база-эмиттер обязательно будет смещен в прямом направлении, а ток базы равен

(VBE для транзистора BC817-25 имеет типичное значение 0.7 В)

Шаг 3. Найдите коэффициент усиления схемы (бета)

Шаг 4. Сравните бета-версию схемы с минимальной бета-версией устройства

Для транзистора BC817-25 минимальное значение бета равно 160. Следовательно, максимальное вычисленное значение бета очень мало, чем минимальное значение бета устройства, без сомнения, транзистор работает в режиме насыщения.

А теперь вернемся к тому, почему не включать устройство VCEsat выгодно. Вернитесь к решению, транзистор будет насыщаться, если ниже соотношение будет верным:

Если не считать VCEsat, вычисленная бета-версия схемы действительно является максимальной.Если критерий верен без VCEsat, нет сомнений в том, что он будет верным с VCEsat. Без учета напряжения насыщения стоимость спецификации не увеличится, но она может обеспечить запас для конструкции.

Проверка с помощью моделирования

По результатам моделирования VCE составляет всего около 16 мВ. Для транзистора BC817-25 значение VCE ниже 700 мВ уже считается насыщением. Между тем, ток коллектора составляет около 20 мА.

Пример 2:

Используя ту же схему, но измените Rb на 200 кОм.

Шаг 1. Решите для тока коллектора

Шаг 2. Вычислить базовый ток

Шаг 3. Найдите коэффициент усиления схемы (бета)

Шаг 4. Сравните бета-версию схемы с минимальной бета-версией устройства

Исходя из результата, вышеупомянутый критерий не выполняется, потому что 438,596 больше 160. Следовательно, транзистор не насыщается (линейный режим).

Вычисленное бета больше бета транзистора. Возможно ли это в реальной схеме? Ответ нет. Когда транзистор работает в линейном режиме, бета-коэффициент схемы всегда будет соответствовать коэффициенту усиления по току устройства, указанному в таблице данных. Вычисленное значение 438,596 — это просто результат предоставленных нами значений схемы и условий. Помните, что мы предполагаем, что схема работает в режиме насыщения, при использовании тока насыщения требуемое значение бета очень велико, и при этом транзистор должен работать в линейной области, чтобы избежать достижения этого тока и поддерживать определенный коэффициент усиления по току.

В приведенном выше методе мы использовали минимальную бета-версию устройства для сравнения. Бета-версия устройства имеет широкий диапазон, как указано в таблице данных. Например, для транзистора BC817-25 диапазон усиления по току обычно составляет 160-400. Так почему бы не использовать промежуточные значения или 400? Позвольте мне ответить так; когда ваша расчетная бета-версия схемы равна 200, а затем вы сравниваете ее с 400, тогда критерий все еще верен, и тогда вы делаете вывод, что транзистор насыщается. Однако, если фактическая бета-версия компонента для партии транзисторов находится на минимальном пределе (160), тогда ваша конструкция будет в беде.Ваша схема работает в активном режиме, а не в режиме насыщения, как ожидалось. Таким образом, используя минимальную бета-версию, все серые области будут устранены.

Проверка с помощью моделирования

По результатам моделирования, VCE составляет около 4,6 В, что выше, чем VCEsat любого транзистора. Несомненно, схема находится в активном режиме. С другой стороны, ток коллектора составляет около 15 мА. Это фактический ток в цепи при активной работе. Вычисленный нами выше ток коллектора, равный 20 мА, не является фактическим током, поскольку схема не работает в режиме насыщения.

В этом методе, когда нижеприведенный критерий истинен, вычисленный ток коллектора является фактическим током коллектора схемы. В противном случае вычисленный ток коллектора необходимо пересчитать с использованием линейного анализа.

Линейный анализ — это метод, который мы обычно делаем в колледже, с помощью которого мы вычисляем ток коллектора, используя данную бета-версию устройства. Этот анализ будет рассмотрен с помощью метода 2 ниже.

Метод 2: Предположим, что цепь работает в линейной области

В этом методе мы предполагаем, что транзистор работает линейно.Если схема действительно работает в линейной области, должен выполняться критерий ниже:

Пример 3:

Используя ту же схему, что и в Примере 1 (перерисовано ниже), определите работу схемы, используя метод 2.

Шаг 1. Вычислить базовый ток

Шаг 2: Вычислить ток коллектора

Поскольку здесь мы предполагаем, что операция изначально линейная, ток коллектора должен быть вычислен с использованием бета-версии устройства.При линейном режиме работы бета-версия схемы определяется бета-версией устройства. Кроме того, теперь мы собираемся рассмотреть максимальную бета-версию устройства, так как это может дать максимальный ток коллектора. Давайте использовать 300 для бета-версии устройства.

Шаг 3: Вычисление минимальной схемы VCE

Шаг 4: Сравните минимальную схему VCE с устройством VCEsat max

-2770 В намного ниже максимального значения VCEsat BC817-25, которое составляет около 0,7 В. Ниже критерий не выполняется.Следовательно, транзистор насыщается.

Я хочу об этом упомянуть. Фактическая цепь VCE не может быть отрицательной, потому что в цепи нет отрицательного источника питания. Отрицательное значение будет зафиксировано на уровне земли, равном нулю вольт. Результаты вычислений говорят только о том, насколько насыщена схема.

Почему на этот раз использовалась максимальная бета-версия устройства? Это потому, что он может дать максимальный ток коллектора, а вычисленная схема VCE имеет минимальное значение. Если вы собираетесь использовать минимальную бета-версию или любые значения между минимальным и максимальным диапазоном, это вызовет тень сомнения.Когда вы собираетесь использовать минимальную бета-версию устройства, а затем получаете схему VCE, например, 1 В. Тогда вы сделаете вывод, что критерий верен и схема действительно работает в линейной области. Как насчет того, если фактическая бета-версия устройства находится в верхнем пределе, напряжение цепи VCE опустится ниже 1 В и войдет в область насыщения.

Пример 4:

Используя ту же схему, что и в Примере 3, но измените значение Rb на 200 кОм, определите работу схемы, используя метод 2.

Шаг 1. Вычислить базовый ток

Шаг 2: Вычислить ток коллектора

(бета-версия устройства — 300, как показано в примере 3 выше)

Шаг 3: Вычисление минимальной схемы VCE

Шаг 4: Сравните минимальную схему VCE с устройством VCEsat max

Минимальный VCE схемы все еще выше, чем максимальное напряжение насыщения транзистора, и ниже критерия удовлетворяется.Несомненно, схема работает в линейной области.

Так как схема работает в линейной области,
вычисленный ток коллектора является фактическим током коллектора схемы, учитывая, что бета все еще равна 300. Когда вы выполняете моделирование, модель устройства использует типичное значение бета, которое находится в пределах минимального и максимального значений. диапазон, поэтому вы можете получить немного другой результат с указанным выше током коллектора и VCE. Если вам удастся получить типичную бета-версию устройства, а затем использовать ее в приведенном выше анализе, вы сделаете моделирование и вычисления одинаковыми.

Сводка

Есть разные способы узнать, насыщается транзистор или нет. Выберите один из этих способов, который, по вашему мнению, является наиболее простым для вас. Метод вычисления может быть трудным для вас, особенно если вы только начинаете заниматься дизайном. Однако, если вы будете использовать его часто, вам станет очень легко. Преимущество метода расчета заключается в том, что вы можете рассмотреть наихудший случай, таким образом, вы можете гарантировать высокое качество продукта, а также надежную и прочную конструкцию.Вам не понадобится также программное обеспечение для моделирования и построения модели на используемом вами транзисторе. Вам не нужно будет создавать прототип для измерения VCE, что позволяет сэкономить время и деньги.

Я сделал шаблон дизайна или калькулятор, который может вычислить токи в цепи, рассеиваемую мощность, напряжения и определить режим работы транзистора, если он насыщен или линейен.

Этот конструктор схем очень универсален. Вы можете использовать его с самосмещением, эмиттерным смещением и делителем напряжения.На нем можно играть. Для версии NPN нажмите ЭТО. Для версии PNP щелкните ЗДЕСЬ.

Связанные

Испытательное напряжение насыщения для достижения высокой эффективности

Эффективность — это главное в разработке источников питания. Это основная причина, по которой импульсные источники питания (SMPS) выбираются для разработки источников питания. Однако даже у SMPS есть свои собственные потери, связанные с их переключающими транзисторами, будь то полевые МОП-транзисторы, биполярные транзисторы или биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT).Понимание этих потерь с помощью точных измерений может минимизировать потери и еще больше повысить эффективность.

Это первая часть из двух частей серии статей о потерях насыщения в импульсных источниках питания. В первой части обсуждается вклад потерь насыщения в неэффективность источника питания, как эти потери являются функцией напряжения насыщения транзистора, а также методы измерения напряжения насыщения. Во второй части, которая появится в следующем выпуске, подробно описывается, как построить новый недорогой тестер для точного измерения потерь напряжения насыщения в присутствии высоких коммутационных напряжений или шума.

Формы неэффективности

Эта неэффективность обычно принимает три формы: коммутационные потери, потери при насыщении и мощность, необходимая для управления транзисторами. Разберем каждую подробнее.

Коммутационные потери возникают из-за времени, которое требуется транзистору для переключения с высокого уровня на низкий и обратно, и зависят от паразитных емкостей схемы и транзистора. При переключении транзистор находится в линейном режиме и, следовательно, очень неэффективен.Этой неэффективностью обычно управляют, обеспечивая быстрый и чистый переход коммутационного устройства с одного уровня на другой, а также поддерживая низкий рабочий цикл переходов по сравнению с периодом переключения. Паразитные емкости присутствуют в цепи, но не влияют на выходную мощность источника питания. Они контролируются тщательной компоновкой и выбором переключающего транзистора и топологии источника питания.

Потери насыщения являются основными источниками неэффективности трех упомянутых типов потерь.Напряжение насыщения — один из ключевых факторов, определяющих эффективность ИИП. Потери насыщения зависят от напряжения, падающего на транзисторе из-за сопротивления переключающего транзистора в открытом состоянии при проводимости, и тока, протекающего через переключающий транзистор. Потери насыщения контролируются путем выбора переключающего транзистора с наименьшим возможным насыщением или сопротивлением в открытом состоянии с учетом других ограничений, таких как стоимость, и путем правильного управления переключающим устройством.

Мощность, необходимая для управления переключающим транзистором, не влияет на общую выходную мощность блока питания и, таким образом, снижает общую эффективность блока питания.Эти потери возбуждения меняются в зависимости от конкретного используемого транзистора, рабочей частоты источника питания и типа транзистора. Управляющие потери, связанные с полевыми МОП-транзисторами и IGBT, в значительной степени связаны с входной емкостью и емкостью Миллера этих транзисторов. Таким образом, эти потери являются функцией требуемого коммутируемого и управляющего напряжения, а также частоты коммутации источника питания. Для поддержания работоспособности полевых МОП-транзисторов или IGBT не требуется постоянного смещения.

Биполярные переходные транзисторы (БЮТ) разные.Для их эффективного включения и выключения требуется постоянное смещение и специальные формы сигналов возбуждения. Это причина того, что MOSFET и IGBT в последние годы в значительной степени вытеснили BJT. В последнее время эта тенденция замедлилась, а в некоторых случаях обратилась вспять, поскольку конкуренция вынудила многих производителей снизить стоимость своих источников питания.

BJT — это самые дешевые коммутируемые транзисторы на рынке. Они также предлагают лучшие характеристики насыщения, чем МОП-транзисторы, особенно при высоких напряжениях, при условии, что оцениваются сопоставимые транзисторы.Таким образом, BJT имеют хорошую стоимость, но с повышенными потерями в приводе и сложностью.

Интересно, что потери привода часто могут быть полностью компенсированы за счет экономии энергии, достигаемой за счет улучшения характеристик насыщения и использования схем возбуждения, которые максимизируют эффективность привода (например, пропорциональный привод). Обратите внимание, что повышенная сложность обычно связана с отсутствием микросхем питания, специально разработанных для управления BJT. Некоторые новые микросхемы блоков питания обеспечивают высокую эффективность привода при минимальной сложности.

Измерение напряжения

Переключатель SMPS может иметь высокое напряжение по сравнению с напряжением насыщения, что затрудняет получение точного измерения напряжения насыщения. Это особенно актуально для автономных поставок. Если вы используете осциллограф и установите его в диапазоне, который не перегружает вход осциллографа, то напряжение насыщения от 0,5 до 3 В будет потеряно по сравнению с сигналом от 200 до 500 В (или более) на входе. переключающие транзисторы в автономных источниках питания.Если осциллограф установлен на низкий диапазон для получения необходимого разрешения, то вход будет перегружен и может быть поврежден или просто выдаст неточный ответ ( Рис. 1 ).

На рис. 1 показана типичная входная цепь для осциллографа. Если приложено большое напряжение, вызывающее проводимость ограничивающих диодов, входной аттенюатор (многопроходная сеть) будет заряжаться и создавать входное напряжение смещения на форме волны. Конечно, это предполагает, что входное напряжение не настолько велико, чтобы повредить входной аттенюатор, и что зажим должным образом защищает от продолжительной перегрузки.Датчик насыщения позволяет игнорировать форму высоковольтного сигнала переключения, обеспечивая при этом точное определение напряжения насыщения (, рис. 2, ).

Как показано в рис. 2 , напряжение на коллекторе-эмиттере или сток-истоке (MOSFET) переключающего транзистора измеряется диодом D1, UF4007, который имеет максимальное время переключения 75 нс и будет выдерживают 1 кВ. Он также имеет относительно низкую емкость (17 пФ при 4 В). D1 смещен в прямом направлении источником тока 2 мА, когда входное напряжение ниже 5.2 В. Диод отключает цепь от переключающего транзистора, когда напряжение на переключающем транзисторе превышает 5,2 В, защищая цепь датчика.

Диоды D2 и D3 ограничивают любые токи утечки или переходные процессы. Обратите внимание, что входной предел 5,2 В был выбран достаточно высоким для захвата наиболее приемлемых напряжений насыщения и достаточно низким, чтобы ограничить максимальный размах выходного сигнала, чтобы можно было масштабировать входной сигнал 0,5 В / дел на осциллографе без перегрузки входа осциллографа.

Когда D1 проводит, напряжение на базе Q1 примерно на один диодный переход выше фактического измеренного напряжения. Транзистор выходного усилителя Q1 (эмиттер-повторитель) понижает напряжение на переходе база-1, чтобы восстановить дискретизированное напряжение на выходе. Как диод выборки, так и транзистор выходного усилителя смещены источниками тока, так что ток и смещение для обоих устройств остаются постоянными при изменении выборочного напряжения. Это дает хорошие характеристики X1 в связке по постоянному току от -7 В до 5.2 В. Каждое устройство также термически компенсирует другое, чтобы обеспечить хорошее отслеживание температуры в лабораторных диапазонах температур. Обратите внимание, что ток выборки 2 мА протекает через переключающий транзистор. Это намного ниже тока, который обычно протекает через переключающий транзистор в большинстве приложений, и им можно пренебречь. Ток был выбран, чтобы обеспечить умеренную скорость при сохранении заряда батареи.

Обратите внимание, что эта схема предназначена для использования с переключающими транзисторами источника питания, заземленными на землю, и напрямую взаимодействует с входом осциллографа.Он питается от двух 9-вольтовых батарей для безопасности и изоляции. Если требуется измерение транзистора на стороне высокого напряжения, выход датчика насыщения можно подключить к входу высоковольтного дифференциального датчика. Затем выход дифференциального пробника подключается к осциллографу (, рис. 3, ). В верхней части этого рисунка показано, как датчик насыщения может использоваться с высоковольтным дифференциальным датчиком для выполнения измерений на стороне высокого напряжения.

Некоторые из возможных измерений, которые можно выполнить с датчиком насыщения, показаны на Рис.4 . Помните, что измерения можно проводить на полевых транзисторах MOSFET, IGBT, BJT или диодах. Рис. 5 и Рис. 6 — это некоторые фотографии, сделанные при оценке балласта лампы.

На рис. 4a показано, как можно использовать пробник для измерения напряжения коллектор-база на BJT. Рис. 4b показывает измерения прямого и обратного напряжения на переходе база-эмиттер, а Рис. 4c показывает, как можно использовать пробник для измерения как напряжения насыщения, так и базы-эмиттера (а для полевых транзисторов — сток-исток). ) Обратное напряжение.

На рис. 5 показаны как прямое, так и обратное напряжение база-эмиттер для BJT-транзистора, переключающего лампу и балласт. Измерение обратного напряжения важно для BJT, потому что многие производители не ограничивают это напряжение должным образом в соответствии с большинством примечаний по применению, которые указывают не более -6 В или около того (устройства n-p-n). Это дает некоторый запас для перерегулирования.

Фактически, обратное напряжение может быть ограничено до -0,7 В с отличными результатами. При превышении -6 В есть свидетельства того, что безопасная рабочая область (SOA) BJT начинает ухудшаться.Причина обратного напряжения — быстрое отключение транзистора и возможность использовать напряжение пробоя SOA обратного смещения (V _CBO), а не SOA прямого смещения (V _CEO).

Если эмиттер-база зенерирован, транзистор может сходить к лавинообразным видам, вызывая очень сильный ток и катастрофический отказ в большинстве приложений. Это особенно актуально для полумостовых приложений.

На рис. 6 показано обратное напряжение коллектор-эмиттер BJT с балластом лампы плюс напряжение насыщения.Как уже отмечалось, напряжение насыщения является одним из основных недостатков ИИП. Чем ниже напряжение насыщения, тем выше эффективность источника питания. Обратите внимание, что форма волны напряжения насыщения не имеет плоского наклона, как можно было бы ожидать, потому что балласт лампы является полурезонансным.

Измерение обратного напряжения коллектор-эмиттер (или сток-исток) важно для BJT или FET. В случае BJT обратное напряжение указывает на возможность того, что база коллектора может быть смещена в прямом направлении во время переключения.Если это произойдет, прямой ток может увеличить время, необходимое для выключения транзистора (увеличить время хранения), и потенциально может вызвать отказ транзистора, если постоянная времени разряда достаточно велика, чтобы позволить транзистору, который выключен, все еще проводить, когда альтернативный транзистор включается.

В этих условиях полное напряжение источника питания будет закорочено через полумостовые транзисторы, что приведет к очень высокой мгновенной мощности и возможному катастрофическому отказу за микросекунды.Этот вопрос может представлять особый интерес, если выход балласта лампы открывается на мгновение из-за плохого соединения или просто, когда лампы заменяются без отключения питания, как это может происходить при обычном обслуживании светильников. Это причина того, что в большинстве приложений на переходе коллектор-эмиттер устанавливаются диоды с обратным ходом.

Как в полевых МОП-транзисторах, так и в биполярных транзисторах, диоды обратного хода или обратного хода обеспечивают путь для индуктивного или резонансного тока резервуара во время выключения транзистора.Эти диоды обеспечивают путь разряда, чтобы избежать прямого смещения коллектор-база переключающих транзисторов BJT (защита от обратного тока) или пробоя затвора и возможного катастрофического отказа полевых МОП-транзисторов. Диоды должны быть очень быстродействующими.

Перевод в английском ⇔ немецком словаре LEO

Aktivieren Sie JavaScript für mehr Features und höhere Geschwindigkeit beim Abfragen.

Существительные :: Прилагательные :: Глаголы :: Примеры :: Грамматика :: Обсуждения :: 909 auf eine Autorität berufen 997509 9095 9095

Глаголы
909		`до базовый \| на основе, на основе \|`		`gründen \| gründete, gegründet \|`
			`до основание на sth.`		`auf etw. ^дат. basieren \| Basierte, Basiert \|`
			`до основание sth. на ул.`		`beginründen \| начинать, начинать \|`
			`до основание на так./ sth.`		`sich ^{в соотв.} auf jmdn./etw. stützen \| stützte, gestützt \|`
			`, чтобы получить base`		934 9011 9011 909 31		`для создания базы`		`eine Basis anlegen`
		909 (амер.) [рис.] [колл.]		`danebenliegen \| lag daneben, danebengelegen \| [рис.] [колл.]`
			`909 [колл.]`		`sich ^{в соотв.} bei jmdm. melden \| мелдете, гемельдет \|`
			`, чтобы коснуться базы с так. [колл.]`		`sich ^{в соотв.} с jmdm. в Verbindung setzen`
			`на базовый уровень [TECH.]`		`abnagen \| nagte ab, abgenagt \|`
			`до базовый уровень [Техн. Trug ab, abgetragen \| [Mining]`
			`до базовый уровень [TECH.]`		`ausnagen \| nagte aus, ausgenagt \|`
			`до на основании самостоятельно в органах власти`
			`чтобы действовать от base motives`			`для создания зарубежной базы`		`eine Niederlassung14 im Ausland 9095`	`для определения баланса кислоты- основания [MED.] [ХИМ.]`	`den Säure- Base -Haushalt bestimmen`
	baser человеческие инстинкты		`sich ^{в соотв.} an die niederen Instinkte richten`

Другие действия

Начать новую тему Управление словарным запасом Просмотр истории поиска

базовая точка — Basispunkt	Последнее сообщение 22 ноя 06, 17:31
.Ein Basispunkt — это 1/100 Prozentpunkt und heißt im Englischen «базовая точка». Aus den zahlr…		1 Ответов
двоюродный брат — die Base / die Kusine	Последнее сообщение 08 марта 21, 09:18
двоюродный брат — die Base Pl .: die Basen veraltetcousin — die Kusine Pl .: die KusinenSiehe Wörterb		0 Ответов
базовая нога — das Basisteil der Platzrunde	Последнее сообщение 909		Последнее сообщение 909 Jul2 9022 ist der in der Luftfahrt benutzte korrekte Ausdruck.Er ist in allen mir bekannte…	0 Ответов
налогооблагаемая база — Bemessungsgrundlage	Последнее сообщение 17 апр 05, 01:43
, aber für unvollständig. …		2 ответа
база данных [comp.] И база данных — Datenbank	Последнее сообщение 21 сен 04, 15:58
Есть «база данных» нет [comp]? (Думаю, что да!) Неправильная ли одна из дикций? (В DicData я нашел…		4 ответа
ДСП — Trägerplatte	Последнее сообщение 08 15 мая, 11:54
ДСП — ДСП, сорт дерево / ДСП материал.		3 ответа
хитрость — abgefeimt	Последнее сообщение 04 мая 10, 15:59
Süddeutsche: http://jetzt.suedteutsche22.de/tex Wie abgefeimt muß ein Verla…		2 ответа
base / base	Последнее сообщение 14 октября 04, 10:50
Кто-нибудь может объяснить мне, где разница между этими двумя терминами ложь?		2 ответа
базовый — базовый	Последнее сообщение 05 декабря 02, 21:43
«Уголь по-прежнему был основной базой энергии, а также важен в качестве основы для нефтехимия…		6 ответов
to touch base — Kontakt aufnehmen	Последнее сообщение 16 июн 05, 17:59
ob ‘Kontakt aufneh men ‘falsch ist, kann ich nicht beurteilen. Categories Разное alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Навигация по записям Previous ReadingТрансформатор тока изоляция: Расчет и конструкция изоляции трансформаторов тока Next ReadingЧем отличается молекула воды от молекулы пара: Чем отличаются молекулы воды от молекул пара? Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника Внимание! Внешний вид товара, комплектация и характеристики могут изменяться производителем без предварительных уведомлений. Данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) Гражданского кодекса Российской Федерации. 2025 © Все права защищены.