Классификация (режимы А, B и С) транзисторов

Кассификация, (режимы А, B и С), сформировалась в 1920-е годы и была
дополнена режимом, D в 1955 году. Начавшийся в 1960-е годы выпуск
высокочастотных силовых транзисторов сделал возможным построение
экономичных усилителей радиочастот классов E и F.
Усовершенствование усилителей мощности звуковых частот класса B привело к
разработке усилителей классов G и H. Единого реестра классов усиления не
существует, поэтому в разных областях электроники одна и та же буква
(например, S) может обозначать принципиально разные устройства. Схемы,
известные в Европе и Японии как класс G, в США относятся к классу H,
Буква, широко используемая в одной области электроники (класс F с его
производными F1, F2, F3 и т. д.), в другой области может считаться «свободной»
Кроме того, есть «классы усилителей» — торговые марки компанийпроизводителей и стоящие за ними частные технические решения. Одни из них,
например, конструктивно схожие усилители звуковых частот «класса S» и «класса
АА»,
Режим А — такой режим работы усилительного элемента, в котором при
любых значениях входного сигнала (напряжения или тока) ток, протекающий
через усилительный элемент, не прерывается. Усилительный элемент не
входит в режим отсечки, не отключается от нагрузки, поэтому форма тока
через нагрузку точно повторяет входной сигнал.
В случае усилителя гармонических колебаний режим А —режим, в котором ток
через усилительный элемент протекает в течение всего периода,
В режиме B усилительный элемент способен воспроизводить либо только
положительные, либо только отрицательные входные сигналы. Режим
AB является промежуточным между режимами A и B. Ток покоя усилителя в
режиме AB существенно больше, чем в режиме B, но существенно меньше, чем
ток, необходимый для режима А. При усилении гармонических сигналов
усилительный элемент проводит ток в течение бо́льшей части периода: одна
полуволна входного сигнала (положительная или отрицательная)
воспроизводится без искажений, вторая сильно искажается
В режиме
C, также как и в режиме B, усилительный элемент
воспроизводит — только положительные, либо только
отрицательные входные сигналы. Однако рабочая точка усилительного
элемента выбрана так, что при нулевом напряжении на входе -усилительный
элемент заперт. Ток через усилительный элемент возникает только после
перехода управляющего сигнала через ноль; если этот сигнал гармонический, то
усилитель воспроизводит одну искажённую полуволну . В недонапряжённом
режиме C амплитуда входного сигнала невелика, поэтому усилитель способен
воспроизвести вершину этой полуволны. В перенапряжённом режиме C
амплитуда входного сигнала столь велика, что усилитель искажает (срезает) и
вершину полуволны: такой каскад преобразует синусоидальный входной сигнал
в импульсы тока трапециевидной формы. Из-за высоких нелинейных
искажений усилители в режиме С, даже двухтактные, непригодны для
воспроизведения широкополосных сигналов (звука, видеосигналов, постоянного
тока). В резонансных усилителях радиопередатчиков они, напротив,
широко применяются благодаря их высокому КПД
В режиме C форма тока выходных транзисторов может принимать
вид почти прямоугольных импульсов. В режиме D такая форма
тока заложена по определению: транзистор либо заперт, либо
полностью открыт. Сопротивление открытого канала
современных силовых МДП-транзисторов измеряется десятками и
единицами миллиОм, поэтому в первом приближении можно
считать, что в режиме D транзистор работает без потерь
мощности. КПД реальных усилителей класса D равен примерно
90 %, в наиболее экономичных образцах 95 %, при этом он мало
зависит от выходной мощности. Лишь при малых, 1 Вт и менее,
выходных мощностях усилитель класса D проигрывает в
энергопотреблении усилителю класса B.
Импульсная и цифровая техника базируется на работе
транзистора в качестве ключа. Замыкание и размыкание цепи
нагрузки — главное назначение транзистора, работающего в ключевом
режиме. По аналогии с механическим ключом (реле, контактором),
качество транзисторного ключа определяется в первую очередь
падением напряжения (остаточным напряжением) на транзисторе в
замкнутом (открытом) состоянии, а также остаточным током
транзистора в выключенном (закрытом) состоянии.
Транзистор применяют также в качестве бесконтактного ключа в
цепях постоянного и переменного токов для регулирования мощности,
подводимой к нагрузке.
Построение ключевой схемы подобно усилительному каскаду.
Транзистор в ключевой схеме может включаться с общей базой,
общим эмиттером и общим коллектором. Наибольшее распространение
получила схема ОЭ. Этот вид включения биполярного транзистора и
используется далее при рассмотрении ключевого режима его работы.
Ключевая схема и графическое определение режимов открытого и
закрытого состояний транзистора
В зависимости от состояния p-n переходов транзисторов различают 3 вида его работы:
-Режим отсечки. Это режим, при котором оба его перехода закрыты (и
эмиттерный и коллекторный). Ток базы в этом случае равен нулю. Ток коллектора будет
равен обратному току. Уравнение динамического режима будет иметь вид:
Uкэ = Eк — Iкбо * Rк
Произведение Iкбо * Rк будет равно нулю. Значит, Uкэ -> Eк.
Режим насыщения — это режим, когда оба перехода — и эмиттерный, и
коллекторный открыты, в транзисторе происходит свободный переход носителей
зарядов, ток базы будет максимальный, ток коллектора будет равен току коллектора
насыщения. Iб = max; Iк =(примерно равен) Iк.н.; Uкэ = Eк — Iк.н * Rн Произведение Iк.н
* Rн будет стремиться к Eк. Значит, Uкэ -> 0.
-Линейный режим — это режим, при котором эмиттерный переход открыт, а
коллекторный закрыт.
Iб.max > Iб > 0; Iк.н > Iк > Iкбо Eк > Uкэ > Uкэ.нас
Ключевым режимом работы транзистора называется такой режим, при котором рабочая
точка транзистора скачкообразно переходит из режима отсечки в режим насыщения и
наоборот, минуя линейный режим.
Изгиб передаточной характеристики в верхней части вызван
приближением к напряжению источника питания. Изгиб в нижней части
характеристики вызывается насыщением транзистора. Рабочую точку в
усилителе класса A выбирают обычно в районе половины питания
транзистора.
Режим работы транзистора в усилителе обычно задается при помощи
цепей смещения.
схема с фиксированным током базы,
•схема с фиксированным напряжением на базе,
•схема коллекторной стабилизации,
•схема эмиттерной стабилизации,
•дифференциальный каскад.
При этом не важно какая схема включения транзистора использована в
каскаде усиления:
•схема с общим эмиттером (схема с общим истоком),
•схема с общей базой (схема с общим затвором) или
•схема с общим коллектором (схема с общим стоком).
В усилителе класса A положение рабочей точки активного элемента,,
выбирается в середине линейного участка передаточной
характеристики. Для упрощения анализа передаточная
характеристика усилительного прибора представляется кусочно
ломаной функцией.
Пример выбора рабочей точки транзистора, работающего в усилителе
класса A, показан на рисунке .
.
режим B
Схема с общим коллектором
Входные ВАХ по форме мало отличаются от входных схемы ОЭ, но диапазон изменения входного
напряжения здесь практически такой же, как диапазон изменения выходного напряжения (, где пунктиром
показана входная ВАХ транзистора с ОЭ). Поскольку выходное напряжение здесь отличается от
выходного напряжения транзистора ОЭ на относительно малую величину uБЭ , то и выходные ВАХ мало
отличаются от ВАХ транзистора ОЭ, лишь для того же входного тока выходной ток несколько выше,
Коэффициент передачи тока в этой схеме включения
поскольку iЭ = iК + iБ и iБ << iК
транзистора равен
Выходное напряжение чуть меньше выходного, так как
Поэтому схемы с использованием транзистора с ОК
называют повторителями напряжения или эмиттерными
повторителями, поскольку нагрузка обычно
подключаются к эмиттеру. Для анализа схем с ОК
достаточно иметь ВАХ или параметры транзисторов с
.
ОБ или ОЭ.
Схема с общей базой
для схемы ОБ входным током является ток базы iБ , входным напряжением –
напряжение uЭБ , выходным током – ток коллектора iК , а выходное
напряжение uКБ .Поскольку напряжение uЭБ отрицательно, то для удобства
построения графиков ВАХ его заменяют положительным напряжением uБЭ
Выходными ВАХ для схемы с ОБ являются зависимости выходного
коллекторного тока от напряжения коллектор-база при постоянных токах
эмиттера
Входные характеристики здесь в значительной степени
определяются характеристикой открытого эмиттерного p — n перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в
прямом направлении.
Сдвиг характеристик влево при увеличении
напряжения uКБ обусловлен так называемым эффектом Эрли
(эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что
при увеличении обратного напряжения uКБколлекторный переход
расширяется, причем в основном за счет базы.
При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее
сопротивление, что приводит к уменьшению падения
напряжения uБЭ при неизменном входном токе.

Предельные режимы работы транзисторов — Электротехника и основы электроники (Инженерия)

Лекция 7. Предельные режимы работы транзисторов

Параметры предельных режимов. Предельно допустимые режимы работы транзисторов определяются максимально допустимыми напряжениями и тока­ми, максимальной рассеиваемой мощностью и допустимой температурой кор­пуса прибора. Основными причинами, вызывающими выход транзистора из строя или нарушение нормальной работы схемы в результате изменения основных параметров транзисторов, могут быть: слишком высокое обратное напряжение на одном из переходов и перегрев прибора при увеличении тока через переходы. жс-Все перечисленные параметры предельных режимов обусловлены развитием одно­го из видов пробоя: по напряжению — лавинного, по току — токового или теплового, по мощности — вызванного достижением максимальной температуры перехода.

Виды пробоев. Механизмы развития пробоев в транзисторах могут быть раз­личными,

независимо от этого все виды пробоев можно условно разделить на первичные и вторичные. Первичные пробои транзистора отличаются тем, что

Рис 7 1 Вольт-амперные характеристики биполярного транзистора (а) и полевого транзистора (б) при лавинном пробое

они являются обратимыми Если транзистор попадает в режим первичного про­боя, то его нормальная работа нарушается, однако при выходе из режима пробоя его работоспособность восстанавливается Любой вторичный пробой необратим, так как после него происходит деградация транзистора, обусловленная порчен переходов Основными видами первичных пробоев являются лавинный, тепловой и токовый

Лавинный пробой иногда называют электрическим, так как он возникает при высоком значении напряжения обратно смещенного перехода. оо, т е при более высоком напряжении на коллекторе

Это явление объясняется тем, что при отключенной базе внутри транзистора действует положительная обратная связь Заряды, образующиеся в результате ла­винного размножения, скапливаются в базе, увеличивая ее заряд. Это вызывает приток неосновных носителей из эмиттера, которые увеличивают ток коллектора Этот процесс нарастает лавинообразно и называется лавинным пробоем с эмит-терным умножением На величину этой положительной обратной связи можно влиять схемным путем Так, например, если подать на эмиттер транзистора запи­рающее напряжение, то его влияние резко уменьшается и пробивное напряжение увеличивается Такой же эффект можно получить введением в цепь эмиттера со­противления, так как ток эмиттера, проходя по этому сопротивлению, создает напряжение отрицательной обратной связи и уменьшает действие эмиттера на лавинный процесс

В большинстве применений, особенно для мощных транзисторов, рекоменду­ют между базой и эмиттером включать небольшое сопротивление rq. -и-перехода. С ростом температуры перехода возрастают токи утечки и полупроводник переходит в проводящее состояние, а р-п-переход исчеза­ет. Такое явление называют переходом кристаллов в состояние собственной про­водимости.

В реальных условиях это явление не всегда ограничивает рост температу­ры, так как уже при более низких температурах может наблюдаться резкая зависимость от температуры одного или нескольких из основных параметров, например, коэффициента передачи тока или предельного рабочего напряже­ния.

Рассеяние мощности транзистором имеет место при любом режиме работы, однако оно максимально, когда транзистор находится во включенном состоянии или выключается. При высокой частоте коммутации потери растут пропорцио­нально частоте. С увеличением потребляемой мощности растет и температура транзистора.

Для оценки теплового режима транзистора используют понятие теплового сопротивления, под которым понимают сопротивление элементов транзистора распространению теплового потока от коллекторного перехода к корпусу или в окружающую среду. „ к,

• предельно допустимая температура перехода Тпнакс;

• предельная средняя (или импульсная) мощность потерь в транзисторе .Рлотм-чсс;

• предельно допустимая температура корпуса прибора Ткмакс-Температуру корпуса транзистора можно измерять непосредственно. Для это­го на мощных приборах может быть указана точка, в которой следует произво­дить это измерение. Непосредственно измерить температуру перехода транзистора в процессе эксплуатации практически невозможно. В связи с этим используют косвенные методы, основанные на температурной зависимости какого-либо пара­метра. Такие методы обычно не дают возможности определить температуру в наиболее горячих точках структуры, которые возникают из-за разброса электро­физических свойств кристалла или дефектов конструкции Для определения усред­ненной температуры перехода используют тепловое сопротивление. Эффективная температура перехода в установившемся режиме может быть определена по фор­мулам

С другой стороны, располагая сведениями о максимально допустимой темпе­ратуре перехода Гц „ако можно определить допустимую мощность потерь в транзи­сторе

где Гпщке^ОС^С для кремния и 150°С — для германия. см/с — ско­рость насыщения дрейфа носителей заряда

На практике это значение тока никогда не достигается и обычно значение Is. макс определяется возможностью повреждения соединений (перегоранием провод­ников) внутри транзистора. Значение максимального допустимого тока /к макс обычно указывается в справочных данных транзистора

В ряде случаев максимально допустимый ток транзистора определяется по снижению коэффициента передачи тока ниже определенного значения. Если токо-вый пробой не связан с перегоранием соединительных проводников, то он являет­ся обратимым.

Вторичный пробой транзистора возникает или после развития одного из ви­дов первичного пробоя, или непосредственно, минуя развитие первичного пробоя. Непосредственное развитие вторичного пробоя происходит обычно в областисравнительно высоких напряжений на коллекторе и связано с развитием так назы­ваемого «токового шнура». При этом коллекторный ток концентрируется в очень малой области коллектора, которая проплавляется и замыкает коллектор с базой. Вторичный пробой происходит при значениях тока и напряжения, меньших гипер­болы максимальной мощности (рис 7.3)

Если транзистор работает в усилительном режиме, то развитие вторично­го пробоя и возникновение токового шнура связано с потерей термической устойчивости, при которой увеличение тока в каком-либо месте структуры приводит к повышению ее температуры, а повышение температуры увеличи­вает ток Этот процесс нарастает лавинообразно и приводит к проплавлению структуры

Электрический и тепловой механизмы развития вторичного пробоя являются не единственными В реальных транзисторах концентрация тока и развитие вто­ричного пробоя могут быть результатом наличия дефектов в кристалле, плохого качества пайки и др Но какова бы ни была причина развития вторичного про­боя, результатом его является шнурование тока и локальный перегрев с проплав-лением кристалла

Для развития вторичного пробоя требуется определенное время, которое может составлять 1 ЮОмкс. Это время называют временем задержки развития вторичного пробоя Если время нахождения транзистора в опасном режиме мень­ше времени развития вторичного пробоя, то вторичный пробой не возникает. Поэтому при коротких длительностях импульсов тока в транзисторе вторичный пробой может и не развиться. Исследования показали, что при развитии вторич­ного пробоя (во время задержки) в цепи базы могут возникать автоколебания сравнительно высокой частоты, которые могут быть использованы для предсказа­ния опасною значения тока и защиты транзистора.

На рис 7 4 показаны вольт-амперные характеристики транзистора при разви­

тии вторичного пробоя из различ­ных областей из области усили­тельною режима (а), области пас­сивного запирания (б) и области активного запирания (при обрат­ном смещении эмиттерного пере­хода) (в) Во всех трех случаях при развитии вторичного пробоя происходит резкое увеличение тока коллектора и снижение на­пряжения на коллекторе, связан­ное с проплавлением коллектор­ного перехода

Вторичный пробой отсутству­ет в полевых транзисторах Так, например, для полевых транзисто­ров с управляющим /7-й-переходом с увеличением температуры ток

Рис 7 4 Графики развития вторично! о пробоя из области усилительного режима (а), области пассивного запирания (б), и области активного запирания (в)

Рис 7 5 Температурная зависимость тока стока полевого транзистора с р-п-переходом

стока уменьшается, как показано на рис. ) Различают статическую и импульсную ОБР Статическая ОБР (рис. 7 6 я) ограничивается участками то-

кового пробоя (1), теплового пробоя (2), вторичного пробоя (3) и лавинного про­боя (4). При построении ОБР в логарифмическом масштабе все ее участки имеют вид прямых линий.

Импульсная ОБР определяется максимальным импульсным током коллектора Iv. и макс ^и максимальным импульсным напряжением пробоя С/кэимакс- При малых

Рис 76 Области безопасной рабогы биполярного транзистора в статистическом режиме (л) и импульсном режиме (б) при различных длительностях импульсов тока коллекюра

длительностях импульсов на ней могут отсутствовать участки, обусловленные тепловым пробоем При длительности импульса менее 1 мкс импульсная ОБР име­ет только две границы /к и макс и Гришке- При увеличении длительности импульса появляются участки, ограничивающие ОБР за счет развития вторичного пробоя (3) и теплового пробоя (2)

Границы областей безопасной работы транзистора зависят от температуры его корпуса С увеличением температуры корпуса транзистора границы ОБР, обусловленные тепловым пробоем, перемещаются влево Границы ОБР, обуслов­ленные лавинным или вторичным пробоем, практически от температуры не за­висят

Защита транзисторов от пробоя. При использовании транзистора необходимо обеспечить нахождение его рабочей точки внутри ОБР без выхода за ее пределы Даже кратковременный выход рабочей точки за пределы соответствующей ОБР влечет за собой попадание транзистора в область пробоя С целью защиты тран­зистора от возможного пробоя обычно формируют траекторию его переключения при работе в ключевом режиме Для этого к транзистору подключают дополни­тельные цепи, содержащие резисторы, емкости, диоды и стабилитроны Парамет­ры этих цепей или рассчитывают, или находят экспериментальным путем Неко­торые из таких схем приведены на рис 7 7

!     Простейшая цепь, используемая при индуктивной нагрузке транзистора, j состоит из последовательно соединенных элементов R и С, как показано на j рис 7 7 а Эта цепь работает следующим образом При запирании транзистора

(с индуктивной нагрузкой ток в индуктивности, не меняя своего значения и направ­ления, поступает в 7?С-цепь и заряжает конденсатор С При этом часть энергии запасенной в индуктивности, будет израсходована в резисторе Л. и максимально допу­стимым напряжением коллектор-эмиттер, определяемым по соответствующей ОБР

Вместо 7?С-цепи можно использовать диодно-резистивную цепь, представлен­ную на рис 7.76. В этой схеме при запирании транзистора отпирается диод D, и через него проходит ток индуктивной нагрузки. Для снижения амплитуды им­пульса тока в диоде последовательно с ним иногда включается сопротивление R Перепад напряжения на транзисторе равен прямому падению напряжения на дио­де, т. е. практически отсутствует.

Для ограничения выброса напряжения на коллекторе транзистора при его запирании можно использовать ограничитель на стабилитроне D, как показано на рис. 7.7 в. Все рассмотренные цепи ограничивают предельное напряжение на транзисторе и тем самым предохраняют транзистор от попадания в режим лавин­ного пробоя.

Для защиты транзистора от перегрева и связанного с этим теплового пробоя применяют охладители, к которым крепится корпус транзистора. Применение

7 Расцвет Афинской демократии — лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

охладителей позволяет уменьшить   перегрев транзистора.

Наиболее сложной проблемой является за­щита транзисторов от вторичного пробоя. При развитии вторичного пробоя транзистор теряет управление по базе, и даже подавая на базу об­ратное смещение, запереть его нельзя. Един­ственным способом защиты транзистора в этом случае является распознавание развития вто­ричного пробоя во время задержки и шунтиро-вание выводов коллектор-эмиттер транзистора с помощью быстродействующего тиристора.

Упрощенная схема защиты транзистора от вторичного пробоя приведена на рис 7.8. Схема содержит устройство управления тиристором D защиты, который шунтирует транзистор Т при появлении в его базе колебаний, предшесгвую-ших развитию вторичного пробоя

Рис 7 8 Защита транзистора от вторичного пробоя

Раздел 2 АНАЛОГОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

ECSTUFF4U для инженера-электронщика: режимы работы BJT

Биполярный переходной транзистор (BJT) представляет собой переходной транзистор. Он может работать в трех режимах. Работа транзистора в этих режимах указана ниже:

• Режим
• Режим насыщения
• Активный режим

1. Режим отсечки:

• В режиме отсечки эмиттер-база и коллектор-база имеют обратное смещение.
• В условиях обратного смещения через устройство не протекает ток, поэтому ток в транзисторе отсутствует.
• Таким образом, в этом режиме транзистор находится в выключенном состоянии.
• В выключенном состоянии транзистора можно использовать операцию переключения для выключения приложения.

2. Режим насыщения:

• В режиме насыщения коллектор-база и эмиттер-база имеют прямое смещение.
• В условиях прямого смещения ток течет через устройство, поэтому электрический ток течет через транзистор.
• Таким образом, в этом режиме свободные электроны перетекают как от эмиттера устройства к базе, так и от коллектора к базе.
• В этом режиме огромный ток течет к базе транзистора, поэтому на этом этапе транзистор переходит в режим насыщения, и он будет находиться во включенном состоянии и действует как замкнутый переключатель.

Итак, наконец, мы заключаем, что выше два режима работы транзистора в качестве переключателя ВКЛ/ВЫКЛ.

3. Активный режим:

• В активном режиме одно соединение коллектора с базовым обратным режимом и другое соединение эмиттеров с базовым прямым смещением.
• Таким образом, в этом режиме его можно использовать для усиления тока.

Вывод: Таким образом, мы можем заключить, что транзистор работает как переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, когда он находится в режимах насыщения и отсечки, тогда как в активном режиме он работает как усилитель тока.

Биполярный соединительный транзистор (BJT) представляет собой соединительный транзистор. Он может работать в трех режимах. Работа транзистора в этих режимах указана ниже:

• Режим
• Режим насыщения
• Активный режим

1. Вырезать режим:

• В режиме cut эмиттер-база и коллектор-база имеют обратное смещение.
• В условиях обратного смещения через устройство не протекает ток, поэтому ток в транзисторе отсутствует.
• Таким образом, в этом режиме транзистор находится в выключенном состоянии.
• В выключенном состоянии транзистора можно использовать операцию переключения для выключения приложения.

2. Режим насыщения:

• В режиме насыщения коллектор-база и эмиттер-база имеют прямое смещение.
• В условиях прямого смещения ток течет через устройство, поэтому электрический ток течет через транзистор.
• Таким образом, в этом режиме свободные электроны перетекают как от эмиттера устройства к базе, так и от коллектора к базе.
• В этом режиме огромный ток течет к базе транзистора, поэтому на этом этапе транзистор переходит в режим насыщения, и он будет находиться во включенном состоянии и действует как замкнутый переключатель.

Итак, наконец, мы заключаем, что выше два режима работы транзистора в качестве переключателя ВКЛ/ВЫКЛ.



3. Активный режим:
• В активном режиме одно соединение коллектора с базовым обратным режимом и другое соединение эмиттеров с базовым прямым смещением.
• Таким образом, в этом режиме его можно использовать для усиления тока.

Вывод: Таким образом, мы можем заключить, что транзистор работает как переключатель ВКЛ/ВЫКЛ, когда он находится в режимах насыщения и отсечки, тогда как в активном режиме он работает как усилитель тока.

Что это такое и как идентифицировать

Насыщение транзистора? Что это значит? Что ж, этот термин может иметь смысл только в том случае, если вы дизайнер или инженер, хорошо знакомый с транзисторными переключателями.

Если нет, то разберем.

Когда вы имеете дело с устройствами с низким постоянным током, нормально включать или выключать их. А добиться этого можно с помощью транзисторных ключей. Но транзистор должен быть в состоянии насыщения, чтобы включить или выключить устройство постоянного тока.

Далее в этой статье мы подробнее обсудим эту тему, покажем вам режимы работы, расчеты и многое другое.

Итак, приступим!

Что такое насыщение транзистора?

Насыщение происходит, когда система достигает порогового или максимального значения. Таким образом, транзистор работает в зоне насыщения, когда ток достигает максимального заданного значения.

Например, когда вы наливаете жидкость в стакан до краев — он находится в состоянии насыщения. И это потому, что зеркало не может больше пить. Кроме того, когда вы изменяете конфигурацию транзистора, он быстро меняет уровень насыщения.

Но важно отметить, что при настройке транзисторов устройство не достигает точки насыщения. И это потому, что база-коллектор не остается в режиме обратного смещения. В результате в выходных сигналах будут искажения.

Какие режимы работы?

Транзисторы работают в четырех различных режимах, поскольку они являются нелинейными устройствами. А моды показывают ток, протекающий через них (т. е. от коллектора NPN к эмиттеру).

Транзистор NPN

Кроме того, если вы хотите узнать режим транзистора, вы должны обратить внимание на соотношение и напряжения трех контактов.

Итак, V _BC — это напряжение, которое движется от базы к коллектору, а V _BE относится к току, движущемуся от пола к эмиттеру. Тем не менее, режимы работы включают:

Режим насыщения

Когда транзистор находится в режиме насыщения, он включен. Плюс ведет себя как короткое замыкание между коллектором и эмиттером.

Кроме того, в этом режиме диоды транзистора смещаются в прямом направлении. А прямое смещение — это когда V _BE и _{V BC больше нуля. Кроме того, это означает, что V B выше, чем V C и V E .}

Другими словами, для перехода транзистора в режим насыщения напряжение V _BE должно быть выше порогового значения. Вы можете представить падение напряжения с помощью нескольких сокращений, таких как V _d , V _th и т. д., причем значение отличается между транзисторами и даже температурой.

Итак, при комнатной температуре мы можем оценить, что многие транзисторы имеют падение напряжения около 0,6В.

Кроме того, очень важно отметить, что у вас может быть не очень хорошая проводимость между коллектором и эмиттером. В результате вы заметите небольшое падение напряжения на узлах.

Производители часто представляют это напряжение в описаниях транзисторов как V _CE(sat) (напряжение насыщения CE). И вы можете определить V _CE(Sat) как напряжение от коллектора к эмиттеру, необходимое транзисторам для насыщения.

Значение V _CE(Sat) находится в диапазоне 0,05–0,2 В. И сделка показывает, что V _C должно быть немного выше, чем V _E , чтобы транзистор перешел в режим насыщения. Кроме того, V _C и V _E должны быть меньше, чем V _B .

Обратно-активный

Обратно-активный режим возникает, когда транзистор усиливает и проводит, но ток движется в противоположном направлении (от эмиттера к коллектору).

Итак, чтобы транзистор был в неактивном обратном режиме, напряжение на эмиттере должно быть больше, чем на базе. И это напряжение должно быть больше коллекторного. Другими словами, V _C < V _B < V _E .

Кроме того, нелегко увидеть, как производители разрабатывают активный реверсивный режим для приложения. И это потому, что эта модель не управляет транзистором.

Активный

Транзистор V _BC и V _BE должен быть вредным и выше нуля в этом режиме соответственно. Кроме того, это означает, что базовое напряжение должно быть выше, чем на эмиттере, но ниже, чем на коллекторе.

Итак, коллектор должен быть выше эмиттера, т.е. V _C >V _B >V _E . Интересно, что эта модель является наиболее мощной модой транзистора, потому что она превращает устройство в усилитель.

Следовательно, ток, проходящий через базовый штифт, увеличивается. В результате ветер, который движется в коллектор, выходит из эмиттера.

IC = BI _B

Где:

IC = ток коллекционера

B = Коэффициент амплификации

I _B = базовый ток

Отреза 9

. — что противоположно насыщению. Итак, в этом режиме транзистор напоминает разомкнутую цепь, потому что в нем отсутствуют токи коллектора и эмиттера.

Как перевести транзистор в этот режим? Вы можете сделать это, обеспечив, чтобы напряжения эмиттера и коллектора были более значительными, чем базовое напряжение. Другими словами, значения V _BE и _{V BC должны быть отрицательными.}

Вы можете представить режим отсечки следующим образом:

V _C > V _B

V _E > V _B

Очень важно отметить, что в статье мы ссылались на транзисторы типа N. Итак, для транзистора PNP у вас будет характеристика, противоположная NPN. Например, в режиме насыщения PNP-транзисторов ток движется от эмиттера к коллектору.

Also, you can reference the table below for a better understanding:

NPN MODE	VOLTAGE RELATIONS	PNP MODE
Reverse	V E > V B > V C	Active
Cut-off	V E > V B < V C	Saturation
Saturation	V E < V B > V C	Cut-off
Active	V E < V B < V C	Reverse

Как рассчитать насыщение транзистора

Рассчитать насыщение транзистора легко, когда есть кривая, которую можно изучить. Итак, если ваша кривая показывает, что уровень напряжения равен 0 В, а ток относительно выше — используйте закон Ома.

Таким образом, вы сможете определить сопротивление между выводами (коллектор и эмиттер) транзистора следующим образом: —   = 0 Вт

            _{I C             I C(Sat)}

Что делать, если вам нужно определить приблизительный ток насыщения в цепи коллектора транзистора? Вы можете получить это, приняв соответствующее значение короткого замыкания на CE устройства (коллектор-эмиттер). Затем подставьте его в формулу выше. Можно поставить В _CE как 0 В и вычислить для V _CE(Sat) .

Также, если схема имеет конфигурацию с фиксированным смещением, вы можете подать заявку на краткий курс. Следовательно, RC (напряжение на стыке) будет равно V _CC . И вы можете выразить условие, как показано ниже.

• I _C(Sat)  =  V _CC/RC  
Как узнать, насыщен ли транзистор?

Работать с транзистором в режиме насыщения непросто, но возможно.