Почему транзистор не переключается?

11

Я читал пример из учебника. И для этой схемы выше автор заявляет, что когда R3 меньше 100 Ом, Q3 не переключится. Я не мог понять "причину" почему. Но я проверил с LTSpice автор прав. Он просто не объясняет причину.

Если, скажем, R3 близко к нулю, когда Q2 включен, почему бы Q3 также не включиться?

transistors switches bjt

— user16307
источник

3

Кажется, вы на тяжелой работе, изучаете и анализируете этот пример. В этом нет ничего плохого. Просто он привлек мое внимание, увидев его дважды. Удачи!

— Даниэль Торк

17

Для включения Q3 падение напряжения между его базой и эмиттером должно составлять около 0,6 В, что означает, что такое же напряжение должно быть сброшено на R3, что означает, что ток, протекающий через R3, должен быть не менее I3 = 0,6 В / R3. ,

Когда через R3 протекает меньше тока, падение напряжения на R3 меньше минимального падения напряжения Q3, и Q3 останется выключенным.

Для R3 = 100 Ом требуемый ток I3 будет 6 мА. Однако в этой цепи ток через R3 и Q3 также ограничен R2: ток 6 мА приведет к падению напряжения на 19,8 В по сравнению с R2, что невозможно при питании 15 В.
Наибольшее возможное падение напряжения на R2 происходит, когда Q2 насыщается и составляет около 14 В, что приводит к максимально возможному току около 14 В / 3,3 кОм = 4,2 мА.

— CL.
источник

«что означает, что одно и то же напряжение должно быть сброшено на R3», почему такое же напряжение должно падать? это потому что kirchoff eq?

— user16307

Кстати, но когда R3 слишком мало, ток может стать больше и создать 0,7 вольт, чтобы сбалансировать базовое напряжение эмиттера. я в замешательстве ..

— user16307

1

@jjuserjr Я думаю, что более простой способ грубо проверить, должен ли Q3 быть включен или нет, было бы увидеть, что при R3 ~ 0 Q3 будет иметь одинаковые уровни напряжения в своем эмиттере и базе, но, поскольку это pnp, эмиттер должен быть на более низкий потенциал, чем база для его начала проводить. Если они имеют аналогичный потенциал, Q3 будет выключен.

— user13267 18.12.15

Концы R3 и база / эмиттер Q3 соединены напрямую, поэтому эти точки всегда имеют одинаковое напряжение. Ток через R3 не может быть больше, потому что R2 не позволяет это.

— кл.

@ user13267 Когда вы писали: «поскольку это pnp, излучатель должен иметь потенциал ниже, чем основание, чтобы он начал проводить.», я думаю, вы имели в виду, что излучатель должен иметь потенциал выше, чем база.

— Дипак

8

PNP-транзисторы включаются, когда достаточно велик. Когда вы делаете слишком маленьким, напряжение на клемме EB транзистора недостаточно для его включения. $V_{EB}$ $R_3$

$V_{EB}$ $R_3$ $R_2$ $R_3$ $Q_3$

В_{Е В} \approx \frac{р_{3}}{р_{2} + р_{3}} \cdot 15 В \approx \frac{р_{3}}{р_{2}} \cdot 15 В

$V_{EB} \approx \frac{R_3}{R_2 + R_3} \cdot \text{15 V} \approx \frac{R_3}{R_2} \cdot \text{15 V}$

R_{3} << R_{2}

$R_3 << R_2$

R_{3} / R_{2}

$R_3 / R_2$

— Грег д'Эон
источник

но когда R3 слишком мало, ток может возрасти и создать 0,7 вольт, чтобы сбалансировать базовое напряжение эмиттера. Я в замешательстве.

— user16307

1

Вы должны прочитать en.wikipedia.org/wiki/Voltage_divider, чтобы понять, почему увеличение тока не приведет к увеличению напряжения.

— Грег д'Эн

нет, я имел в виду, что в основном транзистор pnp должен регулировать падение напряжения на нем, верно? так что когда-либо сопротивление это должно регулировать это. почему он не может регулировать? и если он регулирует ток R3, то, что бы оно ни было, должно увеличиться. это то, о чем я думал.

— user16307

Мы говорим здесь о токе через резистор (т.е. R3), а не через транзистор , последний из которых (ток) отвечает только за включение транзистора. Если R3 слишком низкое, то на базе недостаточно напряжения для включения транзистора. Ток через транзистор задается R2, а не R3.

1

А что касается ответа Грега: приближение R3 / (R2 + R3) к R3 / R2 здесь не очень полезно, особенно при разработке этого делителя, чтобы Q3 фактически переходил в насыщение.

— Fizz

6

Поскольку вы не уверены в поведении при включении Q3 относительно R3, рассмотрите эквивалентную схему, состоящую только из делителя основных резисторов (R3 и R2) и соединения база-эмиттер Q3:

Я меняю здесь R3 с течением времени от 0 до 1К. Диод BE вращается при 0,65 В, что соответствует 150 Ом для R3. Это легко проверить как 15 В * 150 / (3300 + 150) = 0,65 В.

Поскольку ток через включенный диод имеет экспоненциальную вариацию с напряжением на нем (уравнение Шокли), и поскольку ток здесь ограничен R2, напряжение BE будет примерно постоянным, как только диод будет включен. Как только переход включен, Vbe фактически изменяется логарифмически с током диода, который имеет верхнюю границу (наложенную R2) ... что сказать не много. Обратите внимание, что кривая V (BE) (красная кривая) имеет более резкий поворот, чем ток I (BE) (пурпурный) ... из-за ее логарифмической зависимости от тока диода.

Перед включением диода напряжение BE является линейной функцией R3, так как это просто резистивный делитель с R2. Кроме того, I (R2) не сильно меняется, даже до включения диода, потому что точка включения составляет всего около R3 = 4,5% от значения R2. Но на отдельном графике I (R2) [в нижней панели] вы можете видеть, что он «еще более постоянен» после точки включения диода. Таким образом, это подтверждает обычное предположение, что Vbe является постоянным (и, следовательно, так же, как I (R2) здесь), когда соединение BE действительно включено. До этого нет никаких ограничений на то, что Vbe это может быть, как вы можете видеть; это зависит только от значения R3, когда диод выключен.

— шипение
источник

5

Рассмотрим напряжение на диоде и ток, который течет. Ниже приведены кривые для старого германиевого диода (1N34A) и кремниевого диода (1N914): -

Сконцентрируйтесь на кремниевом диоде (1N914). С 0,6 вольт через него ток составляет около 0,6 мА. Теперь сбросьте это напряжение до 0,4 вольт. Ток падает до 10 мкА, а при напряжении 0,2 В ток составляет около 100 нА.

Теперь, соединение база-эмиттер в BJT является прямым смещенным диодом. Прямое смещение происходит от напряжения, которое вы кладете на него, и это обычно через резистор смещения. В вашей цепи R2 и напряжение источника питания определяют ток, который может совместно течь в базу и в R3.

Когда R2 подает приличное количество тока, большая его часть протекает через соединение базового эмиттера, потому что вы находитесь на той части кривой диода, а эта часть кривой диода имеет динамическое сопротивление, которое намного меньше, чем R3. По мере снижения напряжения базового эмиттера его динамическое сопротивление возрастает, и R3 начинает становиться «путем», по которому протекает большая часть тока от R2.

Динамическое сопротивление - это небольшое изменение приложенного напряжения, деленное на изменение тока. Вы можете посмотреть на диодный график выше и выбрать несколько точек: -

При напряжении 0,60 В ток может составлять 600 мкА.
При 0,62 вольт ток составляет около 1000 мкА.

Динамическое сопротивление будет 20 мВ / 200 мкА = 100 Ом

При 0,40 вольт ток составляет около 10 мкА
При 0,42 вольт ток составляет около 11 мкА

Динамическое сопротивление будет 20 мВ / 1 мкА = 20 кОм.

Таким образом, когда R3 понижается, он становится более доминирующим, чем базовый эмиттерный переход, и быстро спадает ток перехода. Учитывая, что мы можем приблизить действие транзистора к устройству с коэффициентом усиления по току, понижение R3 за пределы определенной точки означает быстро падающий ток коллектора, и, по сути, транзистор считается отключенным.

— Энди ака
источник

3

Транзистору нужно около 0,7 В VBE, чтобы начать проводить. Поскольку у вас есть преимущество симулятора, поэкспериментируйте с различными значениями R2 / R3 и посмотрите на напряжение, развиваемое на R3, и на то, включен ли транзистор.

Что касается почему это 0.7V, вам нужна физика полупроводников!

— Neil_UK
источник

я думал, что смогу понять, что такое, используя аристотелевскую логику. "если это превышает это, включается" .. так далее

— user16307

2

Ну, я думаю, что все сложные ответы были даны, но для моих двух центов: все, что ниже 150 Ом, «закорачивает» соединение между источником и эмиттером.

— bomber8013
источник