Режим отсечки: Режим отсечки

Режим отсечки — Студопедия

Поделись с друзьями: 

В данном режиме оба p-n перехода прибора смещены в обратном направлении (оба закрыты). Режим отсечки транзистора получается тогда, когда эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключены к внешним источникам в обратном направлении. В этом случае через оба р-n-перехода протекают очень малые обратные токи эмиттера (IЭБО) И коллектора (IКБО). Ток базы равен сумме этих токов и в зависимости от типа транзистора находится в пределах от единиц микроампер — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).

Режимы насыщения и отсечки используются при использовании транзисторов в ключевом режиме в дискретных устройствах, а также в электронных преобразователях энергии.

В активном режиме работы транзистор включён так, что его эмиттерный переход смещён в прямом направлении (открыт), а коллекторный переход смещён в обратном направлении (закрыт). Для определённости рассмотрим npn транзистор, все рассуждения повторяются абсолютно аналогично для случая

pnp транзистора, с заменой слова «электроны» на «дырки», и наоборот, а также с заменой всех напряжений на противоположные по знаку. В npn транзисторе электроны, основные носители тока в эмиттере, проходят через открытый переход эмиттер-база (инжектируются) в область базы. Часть этих электронов рекомбинирует с основными носителями заряда в базе (дырками). Однако, из-за того что базу делают очень тонкой и сравнительно слабо легированной, большая часть электронов, инжектированных из эмиттера, диффундирует в область коллектора^[1]. Сильное электрическое поле обратно смещённого коллекторного перехода захватывает электроны, и проносит их в коллектор. Ток коллектора, таким образом, практически равен току эмиттера, за исключением небольшой потери на рекомбинацию в базе, которая и образует ток базы (I_э=I_б + I_к). Коэффициент α, связывающий ток эмиттера и ток коллектора (I

к = α I_э) называется коэффициентом передачи тока эмиттера. Численное значение коэффициента α 0.9 — 0.999. Чем больше коэффициент, тем эффективней транзистор передаёт ток. Этот коэффициент мало зависит от напряжения коллектор-база и база-эмиттер. Поэтому в широком диапазоне рабочих напряжений ток коллектора пропорционален току базы, коэффициент пропорциональности равен β = α / (1 − α) =(10..1000). Таким образом, изменяя малый ток базы, можно управлять значительно большим током коллектора.

При использовании транзисторов в составе усилительных устройств применяют разные варианты включения. Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом (выходом) понимают точки, между которыми действует входное (выходное) переменное напряжение. Основные схемы включения называются схемами с общим эмиттером (ОЭ), общей базой (ОБ) и общим коллектором (ОК).

Схема с общим эмиттером (ОЭ) изображена на рисунке 2.19. Эта схема является наиболее распространенной, т. к. дает наибольшее усиление по мощности.

Рис. 2.19 — Схема включения транзистора с общим эмиттером

Услительные свойства транзистора характеризует статический коэффициент передачи тока базы или статический коэффициент усиления по току β. Поскольку он должен характеризовать только сам транзистор, его определяют в режиме без нагрузки (R_к = 0). Численно он равен:

при U_к-э = const

Этот коэффициент бывает равен десяткам или сотням, но реальный коэффициент k_i всегда меньше, чем β, т. к. при включении нагрузки ток коллектора уменьшается.

Коэффициент усиления каскада по напряжению k

u равен отношению амплитудных или действующих значений выходного и входного переменных напряжений. Входным является переменное напряжение u_б-э, а выходным — переменное напряжение на резисторе, или что то же самое, напряжение коллектор-эмиттер. Напряжение база-эмиттер не превышает десятых долей вольта, а выходное может достигать сотен вольт (при достаточном сопротивлении нагрузки и напряжении источника E₂). Отсюда вытекает, что коэффициент усиления каскада по мощности может быть равен сотням, тысячам, а иногда десяткам тысяч.

Важной характеристикой является входное сопротивление R_вх, которое определяется по закону Ома:

и составляет обычно от сотен Ом до единиц килоом. Входное сопротивление транзистора при включении по схеме ОЭ, как видно, получается сравнительно небольшим, что является существенным недостатком. Важно также отметить, что каскад по схеме ОЭ переворачивает фазу напряжения на 180°, т. е. является инвертором.

К достоинствам схемы ОЭ можно отнести удобство питания ее от одного источника, поскольку на базу и коллектор подаются питающие напряжения одного знака. К недостаткам относят худшие частотные и температурные свойства (например,в сравнении со схемой ОБ). С повышением частоты усиление в схеме ОЭ снижается. К тому же, каскад по схеме ОЭ при усилении вносит значительные искажения.

Схема с общей базой (ОБ). Схема ОБ изображена на рисунке 2.20.

Рис. 2.20. Схема включения транзистора с общей базой

Такая схема включения не дает значительного усиления, но обладает хорошими частотными и температурными свойствами. Применяется она не так часто, как схема ОЭ.

Коэффициент усиления по току схемы ОБ всегда немного меньше еденицы:

т.

к. ток коллектора всегда лишь немного меньше тока эмиттера.

Статический коэффициент передачи тока для схемы ОБ обозначается α и определяется:

при u_к-б = const

Этот коэффициент всегда меньше 1. Коэффициент усиления по напряжению получается таким же, как и в схеме ОЭ и может быть от десятков до сотен. Усиление по мощности равно усилению по напряжению. Входное сопротивление схемы ОБ в десятки раз ниже, чем в схеме ОЭ.

Для схемы ОБ фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует, то есть фаза напряжения при усилении не переворачивается. При усилении схема ОБ вносит гораздо меньшие искажения, нежели схема ОЭ, также частотные свойства гораздо лучше, чем в схеме ОЭ.

Схема с общим коллектором (ОК). Схема включения с общим коллектором показана на рисунке 2.21. Такая схема чаще называется эмиттерным повторителем.

Рис. 2.21. Схема включения транзистора с общим коллектором

Особенность этой схемы в том, что входное напряжение полностью передается обратно на вход, т.

е. очень сильна отрицательная обратная связь. Коэффициент усиления по току почти такой же, как и в схеме ОЭ. Коэффициент усиления по напряжению приближается к единице, но всегда меньше ее. В итоге коэффициент усиления по мощности примерно равен k_i, т. е. нескольким десяткам.

В схеме ОК фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением отсутствует. Поскольку коэффициент усиления по напряжению близок к единице, выходное напряжение по фазе и амплитуде совпадает со входным, т. е. повторяет его. Именно поэтому такая схема называется эмиттерным повторителем. Эмиттерным–- потому, что выходное напряжение снимается с эмиттера относительно общего провода.

Входное сопротивление схемы ОК довольно высокое (десятки и сотни килоом), а выходное — сравнительно небольшое. Это является немаловажным достоинством схемы.

При любой схеме включения транзистор может быть представлен в виде активного четырехполюсника,на входе которого действует напряжение u1 и протекает ток i1, а на выходе напряжение u2 и ток i2. Для транзисторов чаще всего используются h–параметры, так как они наиболее удобны для измерений. Схема активного четырехполюсника приведена на рисунке 2.22.

Входное сопротивление — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.

h₁₁ = U_m1/I_m1 при U_m2 = 0.

Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока, и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.

h₁₂ = U_m1/U_m2 при I_m1 = 0.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.

h₂₁ = I_m2/I_m1 при U_m2 = 0.

Выходная проводимость — внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.

h₂₂ = I_m2/U_m2 при I_m1 = 0.

Рис. 2.22. Схема транзистора в виде активного четырехполюсника.

Учитывая, что транзистор является нелинейным элементом для удобства и упрощения расчетов в справочниках приводят статические выходные и входные характеристики для схем включения с ОБ и ОЭ.
Наиболее часто на практике применяют схему включения транзистора с общим эмиттером ОЭ. При таком включении входным электродом является база, эмиттер заземляется (общий электрод), а выходным электродом по-прежнему является коллектор (рис.2.23).

Рис. 2.23.Эквивалентная схема включения транзистора с ОЭ (а), входные характеристики (б), выходные характеристики (в).

Основным передаточным параметром для схемы включения с ОЭ является коэффициент усиления тока базы β

h_21э= β = ΔI_к /ΔI_б, U_кэ= const.

Величина β лежит в интервале значений β =10…1000.

Из остальных h-параметров важное значение имеют входное дифференциальное сопротивление транзистора

h _11э = ΔU_бэ /Δ I_б, U_кэ=const

и выходная дифференциальная проводимость

h_22э = Δ I_к /ΔU_кэ, I_б= const

Для схемы с ОЭ входное сопротивление составляет единицы кОм, а выходная проводимость — 10^{— 4} -10 ^-5 Сим.

Входной характеристикой транзистора, включенного по схеме с ОЭ, является зависимость напряжения U_бэ от входного тока I_б, U_бэ =f₁(I_б) при заданном напряженииU_кэ. Совокупность таких зависимостей называется семейством входных характеристик транзистора (рис. 2.23 б). При U_кэ =0 тепловой ток I_к0 в цепи коллектора отсутствует и зависимостьU_бэ =f₁(I_б) соответствует ВАХ эмиттерного р-n–перехода, включенного в прямом направлении. ПриU_кэ> 0 в цепи коллектора появляется ток-I_к0, направленный навстречу току I_б. Для компенсации этого тока в цепи базы нужно создать ток I_б=I_к0, приложив соответствующее напряжение U_бэ. Это приводит к смещению входной характеристики вправо вниз.

Выходной характеристикой транзистора по схеме с ОЭ считается зависимость I_к =f₂(U_кэ)при заданном токе I_б( рис.1.6в). Если U_бэ=0, в цепи коллектора протекает только тепловой ток, так как в этом случае инжекция дырок из эмиттера в базу (для p-n-p-транзистора I_к0 = -I_б) или инжекция электронов из эмиттера в базу (для n-p-n–транзистора) отсутствует. При U_кэ=0 ток в цепи коллектора не проходит, это объясняется тем, что напряжения U_бэи U_кэнаправлены встречно друг другу, т.е. потенциал коллектора выше потенциала базы и коллекторный переход оказывается при этом закрыт. Поэтому выходные характеристики не пересекают ось ординат.

---

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  

---



Режим — отсечка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Cтраница 3

В режиме отсечки ток коллектора равен / К0 и примерно на порядок превышает ток эмиттера. Напряжение на коллекторном переходе составляет Es Еб и обычно в несколько раз больше напряжения Еб на эмиттерном переходе.  [31]

Структуры транзисторов.| Основные области транзистора.  [32]

В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует.  [33]

В режимах отсечки и насыщения управление в транзисторе отсутствует. Напряжения между электродами ( режим отсечки) и токи открытого транзистора ( режим насыщения) определяются параметрами компонентов внешних цепей. В активном режиме эмиттерный ток р-я-перехода управляет током коллектора. Активный режим называется усилительным.  [34]

Схемы включения биполярных транзисторов.  [35]

В режиме отсечки к обоим переходам подводят обратные напряжения, при которых ток, проходящий через транзисторы, ничтожно мал.  [36]

Падения напряжений на р-л-переходах ( а и распределение концентрации электронов ( б в л-р-л-транзисторе в режиме насыщения.| Схемы включения транзистора с общей базой ( а, общим эмиттером ( б и общим коллектором ( в.| Параметры трех схем включения транзистора.  [37]

В режиме отсечки оба перехода закрыты. Он характеризуется очень малыми токами через запертые переходы транзистора.  [38]

В режиме отсечки ( точка А на выходной характеристике с / б 0) почти все напряжение питания Ек приложено к транзистору. В нагрузке Як протекает незначительный ток, равный обратному току коллекторного перехода. Потенциал базы положителен по отношению к эмиттеру. Этот режим соответствует разомкнутому состоянию транзисторного ключа.  [39]

Конструкция мощного биполярного транзистора.| Границы режимов мощного биполярного транзистора.  [40]

В режиме отсечки почти все напряжение коллектор-эмиттер приходится на коллекторный переход.  [41]

В режиме отсечки через запертый транзистор протекает неуправляемый ток коллектора / ко — который зависит от типа транзистора и температуры.  [42]

Семейства статических характеристик. | Семейства статических характериств.  [43]

В режиме отсечки оба р-п перехода транзистора работают в обратном направлении.  [44]

В режиме отсечки ток коллектора равен / К0 и примерно на порядок превышает ток эмиттера.  [45]

Страницы:      1    2    3    4    5

длина волны отсечки

, пояснение из энциклопедии RP Photonics; моды, волновод, одномодовое волокно

Домашний	Викторина	Руководство покупателя
Поиск	«> Категории	Глоссарий	Реклама

Прожектор фотоники

Учебники

Показать статьи A-Z

Примечание: поле поиска по ключевому слову статьи и некоторые другие функции сайта требуют Javascript, который, однако, отключен в вашем браузере.

Длины волн отсечки и другие характеристики управляемых мод можно рассчитать с помощью нашего бесплатного программного обеспечения для оптоволокна RP Fiber Calculator .

Количество направляемых мод волновода (например, оптического волокна) зависит от длины волны: чем короче длина волны, тем больше мод можно направлять. Для длинных волн может быть только одна направленная мода (→ одномодовые волокна) или даже не быть вообще, тогда как на более коротких длинах волн достигается многомодовое поведение.

Когда конкретная мода перестает существовать за пределами определенной длины волны, эта длина волны называется ее длиной волны отсечки . Для оптического волокна длина волны отсечки для моды LP ₁₁ устанавливает ограничение для одномодового режима, так как ниже этой длины волны находятся по крайней мере моды LP ₀₁ и LP ₁₁ .

Непосредственно ниже длины волны отсечки свойства моды часто существенно различаются. Как правило, радиус моды (и, следовательно, эффективная площадь моды) резко увеличивается вблизи отсечки, и соответственно уменьшается доля мощности, распространяющейся в сердцевине волновода. Этот эффект показан на рисунке 1 для многомодового волокна со ступенчатым профилем показателя преломления; аналогичное поведение имеет место для волокон с другими профилями поперечного показателя преломления.

Рисунок 1: Доля мощности различных управляемых мод (где цвета связаны с индексами l тех), которая содержится в сердцевине волокна, в зависимости от длины волны. Тонкие вертикальные линии показывают рассчитанные длины волн отсечки мод. Диаграмма была создана с помощью программного обеспечения RP Fiber Power .

Для LP _лм мод волокна, только для l  = 0 доля направляемой в сердцевину мощности стремится к нулю при приближении к отсечке. Для режимов с выше l , размер моды остается конечным.

В волокнах со ступенчатым показателем преломления отсутствует отсечка для основной (LP ₀₁ ) моды. Для других конструкций волокна, в частности для некоторых фотонно-кристаллических волокон, также может существовать фундаментальная отсечка.

Волокна с нерадиально симметричной конструкцией (и сильно изогнутые волокна) могут иметь длину волны отсечки, зависящую от поляризации.

Непосредственно ниже длины волны отсечки потери моды на изгибе могут стать очень высокими из-за увеличенной площади моды. Поэтому даже при умеренном изгибе волокна можно получить резко возрастающие потери при распространении вблизи длины волны отсечки. Поэтому длины волн отсечки не всегда могут быть точно определены в экспериментах.

Вопросы и комментарии от пользователей

Здесь вы можете задать вопросы и комментарии. Если они будут приняты автором, они появятся над этим абзацем вместе с ответом автора. Автор принимает решение о принятии на основе определенных критериев. По существу, вопрос должен представлять достаточно широкий интерес.

Пожалуйста, не вводите здесь личные данные; в противном случае мы бы удалили его в ближайшее время. (См. также нашу декларацию о конфиденциальности.) Если вы хотите получить личную обратную связь или консультацию от автора, свяжитесь с ним, например. по электронной почте.

Ваш вопрос или комментарий:

Проверка на спам:

  (Пожалуйста, введите сумму тринадцати и трех в виде цифр!)

Отправляя информацию, вы даете свое согласие на возможную публикацию ваших материалов на нашем веб-сайте в соответствии с нашими правилами. (Если вы позже отзовете свое согласие, мы удалим эти материалы.) Поскольку ваши материалы сначала просматриваются автором, они могут быть опубликованы с некоторой задержкой.

См. также: длина волны, волноводы, волокна, моды, моды LP, потери на изгибах
и другие товары из категории волоконная оптика и волноводы

Если вы хотите разместить ссылку на эту статью на каком-либо другом ресурсе (например, на своем сайте, в социальных сетях, на дискуссионном форуме, в Википедии), вы можете получить необходимый код здесь.

HTML-ссылка на эту статью:

  
 Статья о длине волны отсечки 
 в  rp-photonics.com/encyclopedia.html" > 
 RP Photonics Encyclopedia 

С предварительным изображением (см. рамку чуть выше):

  
  alt="article"> 

Для Википедии, например. в разделе «==Внешние ссылки==»:

 * [https://www.rp-photonics.com/cut_off_wavelength.html 
 статья 'Cut-off Wavelength' в Энциклопедии RP Photonics] 

bjt — Транзистор в режиме отсечки, но по-прежнему пропускает ток

спросил 2 года 3 месяца назад

Изменено 2 года, 3 месяца назад

Просмотрено 433 раза

\$\начало группы\$

Всем привет! Я новичок в области компьютерных наук, и, поскольку мы имеем дело с большим количеством оборудования, мы наткнулись на транзисторы. Мы узнали, что если транзистор находится в режиме отсечки, он в основном действует как незамкнутый переключатель.

На представленной картинке видно, что транзистор находится в режиме отсечки, так как напряжения, подаваемого на базу, недостаточно (оно должно быть около 0,6В). Но, если бы у меня был разомкнутый ключ, то напряжение между коллектором NPN-транзистора и землей должно быть 5 Вольт. Однако в данном случае указано 4,881 В. Я понятия не имею, где по пути теряется напряжение, потому что, поскольку ток не проходит через транзистор, ток не должен проходить через всю ветвь, а значит, не должно быть и потери исходного напряжения. Что я делаю неправильно?

• транзисторы
• bjt
• npn

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Транзистор в активном режиме. Рассчитать базовый ток равно 0,2-базовому падению напряжения на эмиттере. Для малого тока оно меньше 0,7 В. Умножив этот ток на ВЧЭ (он может быть другим, зависит от тока), вы получите некоторый ток коллектора и падение напряжения на резисторе коллектора. Проверьте параметры модели транзистора. Оно близко к реальному.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Этот ответ просто демонстрирует, что даже при довольно скромных напряжениях база-эмиттер вы будете генерировать достаточный ток коллектора, чтобы упасть примерно на 100 мВ на резисторе 2 кОм.

При подаче небольшого напряжения прямого смещения на базу по отношению к эмиттеру (в основном это диод со смещением в прямом направлении) будет протекать небольшой ток базы. Но вам нужно немного покопаться, чтобы оценить его значение, и я обычно обращаюсь к прямой характеристике 1N4148 / 1N9.14, потому что на него есть достойная документация от ON semiconductors. Например, рассмотрите этот график: —

Он показывает, сколько прямого тока берется для диапазона приложенных напряжений. При приложенном напряжении 0,275 вольт потребляемый ток составляет 1 мкА, и, если вы удлините прямую линию до 0,2 вольта, ток составит примерно 350 нА: —

правильный» вид прямого тока в диод 1N4148, когда между анодом (базой) и катодом (эмиттером) приложено 200 мВ, и он будет примерно таким же для типичного транзистора NPN.

Если транзистор имеет коэффициент усиления по току (β) 100, можно ожидать, что ток коллектора 35 мкА и 35 мкА через резистор коллектора 2,2 Ом упадет на 77 мВ, таким образом, напряжение на коллекторе будет 4,923 вольта.

В вашей симуляции неуказанного BJT вы видите падение напряжения на 119 мВ, так что это не миллион миль от 77 мВ, которые я вычислил выше. У вас также есть «что-то» последовательно с резистором 2k2 (круг), что может увеличить падение напряжения.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Каждое полупроводниковое устройство имеет некоторый ток утечки, даже когда устройство «выключено».