Управление биполярным транзистором: Биполярный транзистор — принцип работы для чайников!

Содержание

Биполярный транзистор - принцип работы для чайников!

Приветствую вас дорогие друзья! Сегодня речь пойдет о биполярных транзисторах и информация будет полезна прежде всего новичкам. Так что, если вам интересно что такое транзистор, его принцип работы  и вообще с чем его едят, то берем  стул по удобнее и подходим поближе.

Продолжим, и у нас тут есть содержание,  будет удобнее ориентироваться в статье 🙂

[contents]

Виды транзисторов

Транзисторы бывают в основном двух видов: биполярные транзисторы и полевые транзисторы.  Конечно можно было рассмотреть все виды транзисторов в одной статье, но мне не хочется варить кашу  у вас в голове. Поэтому в этой статье мы рассмотрим исключительно биполярные транзисторы а о полевых транзисторах я расскажу в одной из следующих статей. Не будем все мешать в одну кучу  а уделим внимание каждому, индивидуально.

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор это потомок ламповых триодов, тех что стояли в телевизорах 20 -го века. Триоды ушли в небытие и уступили дорогу более функциональным собратьям — транзисторам, а точнее биполярным транзисторам.

Триоды за редким исключением применяют в аппаратуре для меломанов.

Биполярные транзисторы выглядеть могут  так.

Как вы можете видеть биполярные транзисторы имеют три вывода и конструктивно они могут выглядеть совершенно по разному. Но на электрических схемах они выглядят простенько и всегда одинаково. И все это графическое великолепие,  выглядит как-то так.

Это изображение транзисторов еще называют УГО (Условное графическое обозначение).

Причем биполярные транзисторы могут иметь различный тип проводимости. Есть транзисторы NPN типа и PNP типа.

Отличие n-p-n транзистора от p-n-p транзистора состоит лишь в том что является «переносчиком» электрического заряда (электроны или «дырки» ). Т.е. для p-n-p транзистора электроны перемещаются от эмиттера к коллектору и управляются базой. Для n-p-n транзистора электроны идут уже от коллектора к эмиттеру и управляются базой.    В итоге приходим к тому, что для того чтобы в схеме заменить транзистор одного типа проводимости на другой достаточно изменить полярность приложенного напряжения. Или тупо поменять полярность источника питания.

У биполярных транзисторов есть три вывода: коллектор, эмиттер и база. Думаю, что по УГО будет сложно запутаться, а вот в реальном транзисторе запутаться проще простого.

Обычно где какой вывод определяют по справочнику, но можно просто  прозвонить транзистор мультиметром. Выводы транзистора звонятся как два диода, соединенные в общей точке (в области базы транзистора).

Слева изображена картинка для транзистора p-n-p типа,  при прозвонке  создается ощущение (посредством показаний мультиметра ), что перед вами два диода которые соединены в одной точке своими катодами. Для транзистора  n-p-n типа  диоды в точке базы соединены своими анодами. Думаю после экспериментов с мультиметром будет более понятно.

 

 Принцип работы биполярного транзистора

А сейчас мы попробуем разобраться как работает транзистор. Я не буду вдаваться в подробности внутреннего устройства транзисторов так как эта информация только запутывает. Лучше взгляните на этот рисунок.

Это изображение лучше всего объясняет принцип работы  транзистора. На этом изображении человек посредством реостата управляет током коллектора. Он смотрит на ток базы, если ток базы растет то человек так же увеличивает ток коллектора с учетом коэффициента усиления транзистора h31Э. Если ток базы падает, то ток коллектора также будет снижаться — человек подкорректирует его посредством реостата.

Эта аналогия не имеет ничего общего с реальной работой транзистора, но она облегчает понимание принципов его работы.

Для транзисторов можно отметить правила, которые призваны помочь облегчить понимание. (Эти правила взяты из книги П. Хоровица У.Хилла «Искусство схемотехники»).

  1. Коллектор имеет более положительный потенциал , чем эмиттер
  2. Как я уже говорил цепи база — коллектор и база -эмиттер работают как диоды
  3. Каждый транзистор характеризуется предельными значениями, такими как ток коллектора, ток базы и напряжение коллектор-эмиттер.
  4. В том случае если правила 1-3 соблюдены то ток коллектора Iк прямо пропорционален току базы Iб. Такое соотношение можно записать в виде формулы.

Из этой формулы можно выразить основное свойство транзистора — небольшой ток базы управляет большим током коллектора.

-коэффициент усиления по току.

Его также обозначают как 

Исходы из выше сказанного транзистор может работать в четырех режимах:

  1. Режим отсечки транзистора — в этом режиме переход база-эмиттер закрыт, такое может произойти когда напряжение база-эмиттер недостаточное. В результате  ток базы  отсутствует и следовательно ток коллектора тоже будет отсутствовать.
  2. Активный режим транзистора — это нормальный режим работы транзистора.  В этом режиме напряжение база-эмиттер достаточное для того, чтобы переход база-эмиттер открылся. Ток базы достаточен и ток коллектора тоже имеется. Ток коллектора равняется току базы умноженному на коэффициент усиления.
  3. Режим насыщения транзистора — в этот режим транзистор переходит тогда, когда ток базы становится настолько большим, что мощности источника питания просто не хватает для дальнейшего увеличения тока коллектора. В этом режиме ток коллектора не может увеличиваться вслед за увеличением тока базы.
  4. Инверсный режим транзистора — этот режим используется крайне редко. В этом режиме коллектор и эмиттер транзистора меняют местами. В результате таких манипуляций коэффициент усиления транзистора очень сильно страдает. Транзистор изначально проектировался не для того, чтобы он работал в таком особенном режиме.

Для понимания того как работает транзистор нужно рассматривать конкретные схемные примеры, поэтому давайте рассмотрим некоторые из них.

Транзистор в ключевом режиме

Транзистор в ключевом режиме это один из случаев транзисторных схем с общим эмиттером. Схема транзистора в ключевом режиме применяется очень часто. К этой транзисторной схеме прибегают к примеру когда нужно управлять мощной нагрузкой посредством микроконтроллера. Ножка контроллера не способна тянуть мощную нагрузку, а транзистор может. Получается контроллер управляет транзистором, а транзистор мощной нагрузкой. Ну а обо всем по порядку.

Основная суть этого режима заключается в том, что ток базы управляет током коллектора. Причем ток коллектора гораздо больше тока базы. Здесь невооруженным взглядом видно, что происходит усиление сигнала по току. Это усиление осуществляется за счет энергии источника питания.

На рисунке изображена схема работы транзистора в ключевом режиме.

Для транзисторных схем напряжения не играют большой роли, важны лишь токи.  Поэтому, если отношение тока коллектора к току базы меньше коэффициента усиления транзистора то все окей.

В этом случае даже если к базе у нас приложено напряжение в 5 вольт а в цепи коллектора 500 вольт, то ничего страшного не произойдет, транзистор будет покорно переключать высоковольтную нагрузку.

Главное чтобы  эти напряжения не превышали предельные значения для конкретного транзистора (задается в характеристиках транзистора).

Чтож, теперь давайте попробуем рассчитать значение базового резистора.

На сколько мы знаем, что значение тока это характеристика нагрузки.

Т.е. I=U/R

Мы не знаем сопротивления лампочки, но мы знаем рабочий ток лампочки 100 мА. Чтобы транзистор открылся и обеспечил протекание такого тока, нужно подобрать соответствующий ток базы. Ток базы мы можем корректировать меняя номинал базового резистора.

Так как минимальное значение коэффициента усиления транзистора равно 10, то для открытия транзистора ток базы должен стать 10 мА.

Ток который нам нужен известен. Напряжение на базовом резисторе будет Такое значение напряжения на резисторе получилось из-зи  того, что на переходе база-эмиттер высаживается 0,6В-0,7В и это надо не забывать учитывать.

В результате  мы вполне можем найти сопротивление резистора

Осталось выбрать из ряда резисторов конкретное значение и дело в шляпе.

Теперь вы наверное думаете, что транзисторный ключ будет работать так как нужно? Что когда базовый резистор подключается к +5 В лампочка загорается, когда отключается -лампочка гаснет? Ответ может быть да а может и нет.

Все дело в том, что здесь есть небольшой нюанс.

Лампочка в том случае погаснет, когда потенциал резистора будет равен потенциалу земли. Если же резистор просто отключен от источника напряжения, то здесь не все так однозначно. Напряжение на базовом резисторе  может возникнуть чудесным образом в результате наводок или еще какой потусторонней нечисти 🙂

Чтобы такого эффекта не происходило делают следующее. Между базой и эмиттером подключают еще один резистор  Rбэ. Этот резистор выбирают номиналом как минимум в 10 раз больше базового резистора Rб (В нашем случае  мы взяли резистор 4,3кОм).

Когда база подключена к какому-либо напряжению, то транзистор работает как надо, резистор Rбэ ему не мешает. На этот резистор расходуется лишь малая часть базового тока.

В случае, когда напряжение к базе не приложено, происходит подтяжка базы к потенциалу земли, что избавляет нас от всяческих наводок.

Вот в принципе мы разобрались с работой транзистора в ключевом режиме, причем как вы могли убедиться ключевой режим работы это своего рода усиление сигнала по напряжению. Ведь мы с помощью малого напряжения в 5В управляли напряжением в 12 В.

Эмиттерный повторитель

Эмиттерный повторитель является частным случаем транзисторных схем с общим коллектором.

Отличительной чертой схемы с общим коллектором от схемы с общим эмиттером (вариант с транзисторным ключем) является то, что эта схема не усиливает сигнал по напряжению. Что вошло через базу, то и вышло через эмиттер, с тем же самым напряжением.

Действительно допустим приложили к базе мы 10 вольт, при этом мы знаем что на переходе база-эмиттер высаживается где-то 0,6-0,7В. Выходит что на выходе (на эмиттере, на нагрузке Rн) будет напряжение базы минус 0,6В.

Получилось 9,4В, одним словом почти сколько вошло столько и вышло. Убедились, что по напряжению эта схема нам сигнал не увеличит.

«В чем же смысл тогда таком включении транзистора?»- спросите вы. А вот оказывается эта схема обладает другим очень важным свойством.  Схема включения транзистора с общим коллектором усиливает сигнал по мощности. Мощность это произведение тока на напряжение, но так как напряжение не меняется то

мощность увеличивается только за счет тока! Ток в нагрузке складывается из тока базы плюс ток коллектора. Но если сравнивать ток базы и ток коллектора то ток базы очень мал по сравнению с током коллектора. Получается ток нагрузки равен току коллектора.  И в результате получилась вот такая формула.

Теперь я думаю понятно в чем суть  схемы эмиттерного повторителя, только это еще не все.

Эмиттерный повторитель обладает еще одним очень ценным качеством — высоким входным сопротивлением. Это означает, что эта транзисторная схема почти не потребляет ток входного сигнала и не создает нагрузки для схемы -источника сигнала.

Для понимания принципа работы транзистора этих двух транзисторных схем будет вполне достаточно. А если вы еще поэкспериментируете с паяльником в руках то прозрение просто не заставит себя ждать, ведь теория теорией а практика и личный опыт ценнее в сотни раз!

Где транзисторы купить?

Как и все другие радиокомпоненты транзисторы можно купить в  любом ближайшем  магазине радиодеталей. Если вы живете где-нибудь на окраине и о подобных магазинах не слышали (как я раньше) то остается последний вариант — заказать транзисторы в интернет- магазине. Я сам частенько заказываю радиодетали через интернет-магазины ведь в обычном оффлайн магазине может чего-нибудь просто не оказаться.

Впрочем если вы собираете устройство чисто для себя то можно не париться а добыть из старой, отслужившей свое техники и так сказать вдохнуть в старый радиокомпонет новую жизнь.

Чтож друзья, а на этом у меня все. Все, что планировал я сегодня вам рассказал. Если остались какие-либо вопросы, то задавайте их в комментариях, если вопросов нет то все равно пишите комментарии, мне всегда важно ваше мнение. Кстати не забывайте, что каждый кто впервые оставит комментарий получит подарок.

Также обязательно подпишитесь на новые статьи, потому что дальше вас ждет много интересного и полезного.

Желаю вам удачи, успехов  и солнечного настроения!

С н/п Владимир Васильев

P.S. Друзья, обязательно подписывайтесь на обновления! Подписавшись вы будете получать новые материалы себе прямо на почту! И кстати каждый подписавшийся получит полезный подарок!

Биполярный транзистор [Амперка / Вики]

← Делитель напряжения | Оглавление | Полевой транзистор →


Транзистор — это электронная кнопка. На кнопку нажимают пальцем, а на биполярный транзистор — током.

Транзисторы используют для управления мощными нагрузками при помощи слабых сигналов с микроконтроллера.

  • Нога, выполняющая роль «кнопки» называется база (англ. base)

  • Пока через базу течёт небольшой ток, транзистор открыт:

Основные характеристики

Макс. напряжение коллектор-эмиттер VCE Вольт
Максимальный ток через коллектор IC Ампер
Коэффициент усиления hfe

Типовая схема подключения

Транзистор усиливает максимально допустимый ток в hfe раз:

Пример расчёта

Если управляющий сигнал на базе транзистора с hfe и резистором номиналом 1 кОм составляет 5 вольт:

  • Какой максимальный ток сможет пропустить через себя транзистор?

  • Каким по величине будет управляющий ток?

Дано

Найти

Решение

Вывод

Если на базу подаётся 5 В через резистор в 1 кОм, транзистор откроется настолько, что будет способен пропустить до 250 мА. При этом управляющий ток составит всего 5 мА

Практикум

Управление мощной нагрузкой · Вадим Великодный

06 Jan 2017

На практике часто возникает необходимость управлять при помощи цифровой схемы (например, микроконтроллера) каким-то мощным электрическим прибором. Это может быть мощный светодиод, потребляющий большой ток, или прибор, питающийся от электрической сети. Рассмотрим типовые решения этой задачи.

Будем считать, что нам нужно только включать или выключать нагрузку с низкой частотой. Части схем, решающие эту задачу, называют ключами. ШИМ-регуляторы, диммеры и прочее рассматривать не будем (почти).

Условно можно выделить 3 группы методов:

  1. Управление нагрузкой постоянного тока.
    • Транзисторный ключ на биполярном транзисторе.
    • Транзисторный ключ на МОП-транзисторе (MOSFET).
    • Транзисторный ключ на IGBT.
  2. Управление нагрузкой переменного тока.
    • Тиристорный ключ.
    • Симисторный ключ.
  3. Универсальный метод.

Выбор способа управления зависит как от типа нагрузки, так и от вида применяемой цифровой логики. Если схема построена на ТТЛ-микросхемах, то следует помнить, что они управляются током, в отличие от КМОП, где управление осуществляется напряжением. Иногда это важно.

Простейший ключ

Простейший ключ на биполярном транзисторе проводимости n-p-n выглядит следующим образом.

Простейший ключ

Вход слева подключается к цифровой схеме. Если у нас цифровая схема построена на основе КМОП-логики с двухтактным («push-pull») выходом, то логическая «1» фактически означает подключение этого входа к питанию, а логический «0» — к земле.

Таким образом, при подаче «1» на вход нашей схемы ток от источника питания потечёт через резистор R1, базу и эмиттер на землю. При этом транзистор откроется (если, конечно, ток достаточно большой), и ток сможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и через нагрузку.

Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переход база — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен и просто испортил бы управляющую микросхему (ведь именно она связывает линию питания с транзистором).

Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничен значением около 25 мА (для STM32). В интернете можно встретить утверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в 200 мА, но это относится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение тока на один вывод примерно такое же — 20-40 мА.

Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводам нельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, а с ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.

Обратите внимание, что нагрузка (LOAD) подключена к коллектору, то есть «сверху». Если подключить её «снизу», у нас возникнет несколько проблем.

Допустим, мы хотим при помощи 5 В (типичное значение для цифровых схем) управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можем получить максимум 5 В. А с учётом падения напряжения на переходе база — эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если падение напряжения на переходе равно 0,7 В,то получаем, что на нагрузку остаётся только 4,3 В, чего явно недостаточно. Если это, например, реле, оно просто не сработает. Напряжение не может быть выше, иначе тока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения на нагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу.

Для расчёта сопротивления R1 нужно вспомнить соотношение для упрощённой модели транзистора:

Коэффициент — это коэффициент усиления по току. Его ещё обозначают или . У разных транзисторов он разный.

Зная мощность нагрузки и напряжение питания , можно найти ток коллектора, а из него и ток базы:

По закону Ома получаем:

Коэффициент не фиксированная величина, он может меняться даже для одного транзистора в зависимости от режима работы, поэтому лучше брать значение тока базы при расчёте чуть больше, чтобы был запас по току коллектора. Главное помнить, что ток базы не должен превышать предельно допустимое для микросхемы.

Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токе коллектора и напряжении коллектор — эмиттер.

Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярных транзисторов с проводимостью n-p-n.

Модель
КТ315Г 50…350 100 мА 35 В
КТ3102Е 400…1000 100 мА 50 В
MJE13002 25…40 1,5 А 600 В
2SC4242 10 7 А 400 В

Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найти или откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно, можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам и цене.

Доработка схемы

Если вход схемы подключен к push-pull выходу, то особой доработки не требуется. Рассмотрим случай, когда вход — это просто выключатель, который либо подтягивает базу к питанию, либо оставляет её «висеть в воздухе». Тогда для надёжного закрытия транзистора нужно добавить ещё один резистор, выравнивающий напряжение между базой и эмиттером.

Кроме того, нужно помнить, что если нагрузка индуктивная, то обязательно нужен защитный диод. Дело в том, что энергия, запасённая магнитным полем, не даёт мгновенно уменьшить ток до нуля при отключении ключа. А значит, на контактах нагрузки возникнет напряжение обратной полярности, которое легко может нарушить работу схемы или даже повредить её.

Совет касательно защитного диода универсальный и в равной степени относится и к другим видам ключей.

Если нагрузка резистивная, то диод не нужен.

В итоге усовершенствова

Схема подключения транзистора для чайников

Кремниевые транзисторы в свое время полностью вытеснили лампы. Когда же появились интегральные схемы, где транзисторов иногда насчитывалось до миллиарда штук, эти радиоэлементы стали незаменимы. В этом материале будет рассказано, как подключить биполярный транзистор и какие схемы включения транзисторов для чайников существуют.

Что это такое

Транзистор — это особый элемент электроцепи полупроводникового типа, который служит для изменения основных электрических параметров электротока и для регулирования этих параметров. В стандартном полупроводниковом триоде есть всего 3 вывода: коллектор, инжектор зарядов и базовый элемент, на который собственно и направляются электроны от управления. Также имеются комбинированные транзисторы с большой мощностью. Если обычные элементы, используемые в интегральных схемах, могут быть размером в несколько нанометров, то производственные транзисторы для промышленных предприятий имеют корпус и составляют до 1 сантиметра в ширину. Напряжение обратного типа производственных управляющих триодов достигает 1 тысячи Вольт.

2SD1710 для импульсных блоков питания

Конструкция триода сделана на основе слоев полупроводника, заключенных в корпусе элемента. В качестве полупроводников выступают материалы, в основу которых входит кремний, германий, галлий и некоторые другие химические элементы. В настоящее время проводится множество исследований, которые предлагают в качестве материалов различные виды полимеров и углеродных нанотрубок.

Важно! Когда-то кристаллы полупроводников располагали в металлических отсеках в виде шляп с тремя выводами. Такое строение было характерно для точечных элементов транзисторного типа.

Различные виды рассматриваемых радиоэлементов

На сегодняшний день строение практически всех плоских и кремниевых транзисторов основано на легированном монокристалле. Они находятся в пластмассовых, металлических или стеклянных корпусах. У многих из них есть выступающие выводы, позволяющие отвести тепло при сильном нагреве от электричества.

Кремниевый биполярный транзистор 2SA1286

Выводы современных транзисторов расположены, как правило, в один ряд. Это удобно, так как плату собирают роботы, и это экономит ресурсы. Выводные контакты также не маркируются на корпусе элемента. Вид вывода определяют по инструкции эксплуатации или после тестовых замеров.

Важно! Для транзисторов применяют сплавы полупроводникового типа с разным строением: PNP или NPN. Их различие заключается в разных знаках напряженности на выводах.

Если брать схематически, то описать этот радиоэлемент можно так: два полупроводника, разделенные дополнительным слоем, который управляет проводимостью триода.

Схема устройства полевых радиоэлементов

Область применения и основной принципы функционирования

В состоянии покоя между коллекторами транзистора нет электрического тока. Его прохождению мешает сопротивляемость переходника, которая возникает из-за одновременной работы двух слоев транзистора. Включить элемент просто: необходимо подать любое напряжение на него. Управление базой и ее токами будет напрямую переключать режимы работы транзистора с «включенного» на «выключенный».

Если же направить сигнал от аналогового источника, то он будет взаимодействовать с выходными токами путем передачи им своей амплитуды. Иначе говоря, электрический сигнал, который поступил на выходы, будет усилен. Полупроводниковые управляющие триоды вполне могут активно работать как электронные ключи или усилители электронных сигналов входа.

Простейшие схемы подключения транзисторов

Обозначение на электросхемах

У транзистора есть принятое обозначение: «ВТ» или «Q». После букв нужно указать индекс позиции. Например, ВТ 2. На старых чертежах можно найти условные обозначения: «Т», «ПП» или «ПТ», которые более не используются. Транзистор рисуют в виде неких отрезков, обозначающих контакты электродов. Иногда их обводят кругом. Направление электротока в области эмиттера указывает специальная стрелка.

Схема работы простейшего радиоэлемента

По принципу действия и строению различают следующие полупроводниковые триоды:

  • Полевого типа;
  • Биполярного;
  • Комбинированного.

Все они обладают схожим функционалом и отличаются по технологии работы.

Полевые

Такие триоды ещё называют униполярными, из-за их электрических свойств — у них происходит течение тока только одной полярности. Такой тип также подразделяется на некоторые виды по своему строению и типу регулировки:

  • Транзисторы с PN переходом управления;
  • Элементы с затвором изолированного типа;
  • Такие же транзисторы другой структуры (металл-диэлектрик-проводник).

Важно! Изолированный затвор обладает одной отличительной особенностью — наличием диэлектрического слоя между ним и каналом.

Схема элемента с затвором изолированного типа

Еще одна особенность полевых транзисторов — низкое потребление электроэнергии. Например, такой элемент может функционировать больше одного года на одной батарейке. Полевые радиоэлементы довольно независимы: они потребляют крайне мало электроэнергии. Такой прибор может годами работать на пальчиковой батарейке или небольшом аккумуляторе. Именно это и обусловило их широкое применение в электросхемах и приборах.

Электронно-дырочный переход

Биполярные

Свое название эти элементы получили за то, что они способны пропускать электрические заряды плюса и минуса через один проходной канал. Также они обладают низким входным сопротивлением. Такие приспособления работают как усилители сигнала и коммутаторы. Благодаря им в электроцепь можно подключить довольно сильную нагрузку и понизить действие ее сопротивления. Биполярники являются наиболее популярными полупроводниковыми приборами активного типа.

Принцип работы биполярного транзистора в схеме

Комбинированные

Комбинированные элементы изобретаются для того, чтобы по применению одного дискретного состояния достичь требуемых электрических параметров. Они бывают:

  • Биполярными с внедрёнными в их схему резисторами;
  • Двумя триодами одной или нескольких структур строения в единой детали;
  • Лямбда-диодами — сочетанием двух полевых управляющих триодов, создающих сопротивляемость со знаком «минус»;
  • Элементы, в которых полевые составляющие управляют биполярными.
Комбинированный транзистор

Схема подключения транзистора для чайников

Наиболее популярны следующие схемы подсоединения транзисторов в цепь: с общей базовой установкой, общими выводами инжекторного эмиттера и с общим коллекторным преобразователем для подачи напряженности.

Для усилителей с базой общего типа характерно следующее:

  • Низкие параметры входного сопротивления, которое не достигает даже 100 Ом;
  • Неплохая температура и частота триода;
  • Допустимое напряжение весьма большое;
  • Требуют два различных источника питания.

Схемы второго типа обладают:

  • Высокими показателями усиления электротока и напряжения;
  • Низкими показателями усиления мощностных характеристик;
  • Инверсионной разницей между входным и выходным напряжением.

Важно! Схема транзистора с электродами общего коллекторного типа требует одного источника питания.

Подключение по типу общего коллектора может обеспечить:

  • Низкие показатели электронапряжения по усилению;
  • Большая и меньшая сопротивляемость входа и выхода соответственно.
Подключение транзистора для светодиода

Таким образом, транзистор — один из самых распространенных радиоэлементов в электронике. Он позволяет изменять параметры электрического тока и регулировать его для корректной работы электроприборов. Существует несколько видов транзисторов, как и способов их соединения. Различаются они строением и целями использования.

Использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней IR2110 — объяснение и примеры схем

Быть может, после прочтения этой статьи вам не придётся ставить такие же по размерам радиаторы на транзисторы.
Перевод этой статьи.

Небольшое обращение от переводчика:Во-первых, в данном переводе могут быть серьёзные проблемы с переводом терминов, я не занимался электротехникой и схемотехникой достаточно, но всё же что-то знаю; также я пытался перевести всё максимально понятно, поэтому не использовал такие понятия, как бутсрепный, МОП-транзистор и т.п. Во-вторых, если орфографически сейчас уже сложно сделать ошибку (хвала текстовым процессорам с указанием ошибок), то ошибку в пунктуации сделать довольно-таки просто.
И вот по этим двум пунктам прошу пинать меня в комментариях как можно сильнее.

Теперь поговорим уже больше о теме статьи — при всём многообразии статей о построении различных транспортных средств наземного вида (машинок) на МК, на Arduino, на <вставить название>, само проектирование схемы, а тем более схемы подключения двигателя не описывается достаточно подробно. Обычно это выглядит так:
— берём двигатель
— берём компоненты
— подсоединяем компоненты и двигатель
— …
— PROFIT!1!

Но для построения более сложных схем, чем для простого кручения моторчика с ШИМ в одну сторону через L239x, обычно требуется знание о полных мостах (или H-мостах), о полевых транзисторах (или MOSFET), ну и о драйверах для них. Если ничто не ограничивает, то можно использовать для полного моста p-канальные и n-канальные транзисторы, но если двигатель достаточно мощный, то p-канальные транзисторы придётся сначала обвешивать большим количеством радиаторов, потом добавлять кулеры, ну а если совсем их жалко выкидывать, то можно попробовать и другие виды охлаждения, либо просто использовать в схеме лишь n-канальные транзисторы. Но с n-канальными транзисторами есть небольшая проблема — открыть их «по-хорошему» подчас бывает довольно сложно.

Поэтому я искал что-нибудь, что мне поможет с составлением правильной схемы, и я нашёл статью в блоге одного молодого человека, которого зовут Syed Tahmid Mahbub. Этой статьёй я и решил поделится.


Во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи верхнего уровня. Также во многих ситуациях мы должны использовать полевые транзисторы как ключи как и верхнего, так и нижнего уровней. Например, в мостовых схемах. В неполных мостовых схемах у нас есть 1 MOSFET верхнего уровня и 1 MOSFET нижнего уровня. В полных мостовых схемах мы имеем 2 MOSFETа верхнего уровня и 2 MOSFETа нижнего уровня. В таких ситуациях нам понадобится использовать драйвера как высокого, так и низкого уровней вместе. Наиболее распространённым способом управления полевыми транзисторами в таких случаях является использование драйвера ключей нижнего и верхнего уровней для MOSFET. Несомненно, самым популярным микросхемой-драйвером является IR2110. И в этой статье/учебнике я буду говорить о именно о нём.

Вы можете загрузить документацию для IR2110 с сайта IR. Вот ссылка для загрузки: http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/ir2110.pdf

Давайте для начала взглянем на блок-схему, а также описание и расположение контактов:


Рисунок 1 — Функциональная блок-схема IR2110


Рисунок 2 — Распиновка IR2110


Рисунок 3 — Описание пинов IR2110

Также стоит упомянуть, что IR2110 выпускается в двух корпусах — в виде 14-контактного PDIP для выводного монтажа и 16-контактного SOIC для поверхностного монтажа.

Теперь поговорим о различных контактах.

VCC — это питание нижнего уровня, должно быть между 10В и 20В. VDD — это логическое питание для IR2110, оно должно быть между +3В и +20В (по отношению к VSS). Фактическое напряжение, которое вы выберете для использования, зависит от уровня напряжения входных сигналов. Вот график:


Рисунок 4 — Зависимость логической 1 от питания

Обычно используется VDD равное +5В. При VDD = +5В, входной порог логической 1 немного выше, чем 3В. Таким образом, когда напряжение VDD = +5В, IR2110 может быть использован для управления нагрузкой, когда вход «1» выше, чем 3 (сколько-то) вольт. Это означает, что IR2110 может быть использован почти для всех схем, так как большинство схем, как правило, имеют питание примерно 5В. Когда вы используете микроконтроллеры, выходное напряжение будет выше, чем 4В (ведь микроконтроллер довольно часто имеет VDD = +5В). Когда используется SG3525 или TL494 или другой ШИМ-контроллер, то, вероятно, придётся их запитывать напряжением большим, чем 10В, значит на выходах будет больше, чем 8В, при логической единице. Таким образом, IR2110 может быть использован практически везде.

Вы также можете снизить VDD примерно до +4В, если используете микроконтроллер или любой чип, который даёт на выходе 3.3В (например, dsPIC33). При проектировании схем с IR2110, я заметил, что иногда схема не работает должным образом, когда VDD у IR2110 был выбран менее + 4В. Поэтому я не рекомендую использовать VDD ниже +4В. В большинстве моих схем уровни сигнала не имеют напряжение меньше, чем 4В как «1», и поэтому я использую VDD = +5V.

Если по каким-либо причинам в схеме уровень сигнала логической «1» имеет напряжение меньшее, чем 3В, то вам нужно использовать преобразователь уровней/транслятор уровней, он будет поднимать напряжение до приемлемых пределов. В таких ситуациях я рекомендую повышение до 4В или 5В и использование у IR2110 VDD = +5В.

Теперь давайте поговорим о VSS и COM. VSS это земля для логики. COM это «возврат низкого уровня» — в основном, заземление низкого уровня драйвера. Это может выглядеть так, что они являются независимыми, и можно подумать что, пожалуй, было бы возможно изолировать выходы драйвера и сигнальную логику драйвера. Тем не менее, это было бы неправильно. Несмотря на то что внутренне они не связаны, IR2110 является неизолированным драйвером, и это означает, что VSS и COM должны быть оба подключены к земле.

HIN и LIN это логические входы. Высокий сигнал на HIN означает, что мы хотим управлять верхним ключом, то есть на HO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал на HIN означает, что мы хотим отключить MOSFET верхнего уровня, то есть на HO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в HO, высокий или низкий, считается не по отношению к земле, а по отношению к VS. Мы скоро увидим, как усилительные схемы (диод + конденсатор), используя VCC, VB и VS, обеспечивают плавающее питания для управления MOSFETом. VS это плавающий возврат питания. При высоком уровне, уровень на HO равен уровню на VB, по отношению к VS. При низком уровне, уровень на HO равнен VS, по отношению к VS, фактически нулю.

Высокий сигнал LIN означает, что мы хотим управлять нижним ключом, то есть на LO осуществляется вывод высокого уровня. Низкий сигнал LIN означает, что мы хотим отключить MOSFET нижнего уровня, то есть на LO осуществляется вывод низкого уровня. Выход в LO считается относительно земли. Когда сигнал высокий, уровень в LO такой же как и в VCC, относительно VSS, фактически земля. Когда сигнал низкий, уровень в LO такой же как и в VSS, относительно VSS, фактически нуль.

SD используется в качестве контроля останова. Когда уровень низкий, IR2110 включен — функция останова отключена. Когда этот вывод является высоким, выходы выключены, отключая управление IR2110.
Теперь давайте взглянем на частые конфигурации с IR2110 для управления MOSFETами как верхних и нижних ключей — на полумостовые схемы.


Рисунок 5 — Базовая схема на IR2110 для управления полумостом

D1, C1 и C2 совместно с IR2110 формируют усилительную цепь. Когда LIN = 1 и Q2 включен, то C1 и С2 заряжаются до уровня VB, так как один диод расположен ниже +VCC. Когда LIN = 0 и HIN = 1, заряд на C1 и С2 используется для добавления дополнительного напряжения, VB в данном случае, выше уровня источника Q1 для управления Q1 в конфигурации верхнего ключа. Достаточно большая ёмкость должна быть выбрана у C1 для того чтобы её хватило для обеспечения необходимого заряда для Q1, чтобы Q1 был включён всё это время. C1 также не должен иметь слишком большую ёмкость, так как процесс заряда будет проходить долго и уровень напряжения не будет увеличиваться в достаточной степени чтобы сохранить MOSFET включённым. Чем большее время требуется во включённом состоянии, тем большая требуется ёмкость. Таким образом меньшая частота требует большую ёмкость C1. Больший коэффициент заполнения требует большую ёмкость C1. Конечно есть формулы для расчёта ёмкости, но для этого нужно знать множество параметров, а некоторые из них мы может не знать, например ток утечки конденсатора. Поэтому я просто оценил примерную ёмкость. Для низких частот, таких как 50Гц, я использую ёмкость от 47мкФ до 68мкФ. Для высоких частот, таких как 30-50кГц, я использую ёмкость от 4.7мкФ до 22мкФ. Так как мы используем электролитический конденсатор, то керамический конденсатор должен быть использован параллельно с этим конденсатором. Керамический конденсатор не обязателен, если усилительный конденсатор — танталовый.

D2 и D3 разряжают затвор MOSFETов быстро, минуя затворные резисторы и уменьшая время отключения. R1 и R2 это токоограничивающие затворные резисторы.

+MOSV может быть максимум 500В.

+VCC должен идти с источника без помех. Вы должны установить фильтрующие и развязочные конденсаторы от +VCC к земле для фильтрации.

Давайте теперь рассмотрим несколько примеров схем с IR2110.


Рисунок 6 — Схема с IR2110 для высоковольтного полумоста


Рисунок 7 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с независимым управлением ключами (кликабельно)

На рисунке 7 мы видим IR2110, использованный для управления полным мостом. В ней нет ничего сложного и, я думаю, уже сейчас вы это понимаете. Также тут можно применить достаточно популярное упрощение: HIN1 мы соединяем с LIN2, а HIN2 мы соединяем с LIN1, тем самым мы получаем управление всеми 4 ключами используя всего 2 входных сигнала, вместо 4, это показано на рисунке 8.


Рисунок 8 — Схема с IR2110 для высоковольтного полного моста с управлением ключами двумя входами (кликабельно)


Рисунок 9 — Схема с IR2110 как высоковольтного драйвера верхнего уровня

На рисунке 9 мы видим IR2110 использованный как драйвер верхнего уровня. Схема достаточно проста и имеет такую же функциональность как было описано выше. Есть вещь которую нужно учесть — так как мы больше не имеем ключа нижнего уровня, то должна быть нагрузка подключённая с OUT на землю. Иначе усилительный конденсатор не сможет зарядится.


Рисунок 10 — Схема с IR2110 как драйвера нижнего уровня


Рисунок 11 — Схема с IR2110 как двойного драйвера нижнего уровня


Если у вас проблемы с IR2110 и всё постоянно выходит из строя, горит или взрывается, то я уверен, что это из-за того, что вы не используете резисторы на затвор-исток, при условии, конечно, что вы всё спроектировали тщательно. НИКОГДА НЕ ЗАБЫВАЙТЕ О РЕЗИСТОРАХ НА ЗАТВОР-ИСТОК. Если вам интересно, вы можете прочитать о моем опыте с ними здесь (я также объясняю причину, по которой резисторы предотвращают повреждения): http://tahmidmc.blogspot.com/2012/10/magic-of-knowledge.html

Для дальнейшего чтения я рекомендую это: http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-978.pdf

Я видел как на многих форумах, люди бьются с проектированием схем на IR2110. У меня тоже было много трудностей прежде чем я cмог уверенно и последовательно строить успешные схемы драйвера на IR2110. Я попытался объяснить применение и использование IR2110 довольно тщательно, попутно всё объясняя и используя большое количество примеров, и я надеюсь, что это поможет вам в ваших начинаниях с IR2110.

Полевой транзистор схема управления нагрузкой постоянного тока

Полевой транзистор схемаПолевой транзистор схема

Полевой транзистор схема: эффективная регулировка нагрузки постоянного тока


Полевой транзистор схема, которого представлена в этой публикации способна управлять мощной постоянной нагрузкой также эффективно как и сборки Дарлингтона или биполярные транзисторы.

Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением. МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Полевой транзистор схема-1Полевой транзистор схема-1

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Полевой транзистор схема-2Полевой транзистор схема-2

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.

Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.

Тут вариантов три:

  • На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением

Полевой транзистор схема-3Полевой транзистор схема-3

  • применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

Полевой транзистор схема-4Полевой транзистор схема-4

MOSFET-5MOSFET-5

Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных.

Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

    • Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10.

Следующий важный для тебя параметр это VGS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

MOSFET-6MOSFET-6

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

MOSFET-7MOSFET-7

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие.

Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков

Источник

Управление мощной нагрузкой постоянного тока. Часть 3.

Кроме транзисторов и сборок Дарлингтона есть еще один хороший способ рулить мощной постоянной нагрузкой — полевые МОП транзисторы.
Полевой транзистор работает подобно обычному транзистору — слабым сигналом на затворе управляем мощным потоком через канал. Но, в отличии от биполярных транзисторов, тут управление идет не током, а напряжением.

МОП (по буржуйски MOSFET) расшифровывается как Метал-Оксид-Полупроводник из этого сокращения становится понятна структура этого транзистора.

Если на пальцах, то в нем есть полупроводниковый канал который служит как бы одной обкладкой конденсатора и вторая обкладка — металлический электрод, расположенный через тонкий слой оксида кремния, который является диэлектриком. Когда на затвор подают напряжение, то этот конденсатор заряжается, а электрическое поле затвора подтягивает к каналу заряды, в результате чего в канале возникают подвижные заряды, способные образовать электрический ток и сопротивление сток — исток резко падает. Чем выше напряжение, тем больше зарядов и ниже сопротивление, в итоге, сопротивление может снизиться до мизерных значений — сотые доли ома, а если поднимать напряжение дальше, то произойдет пробой слоя оксида и транзистору хана.

Достоинство такого транзистора, по сравнению с биполярным очевидно — на затвор надо подавать напряжение, но так как там диэлектрик, то ток будет нулевым, а значит требуемая мощность на управление этим транзистором будет мизерной, по факту он потребляет только в момент переключения, когда идет заряд и разряд конденсатора.

Недостаток же вытекает из его емкостного свойства — наличие емкости на затворе требует большого зарядного тока при открытии. В теории, равного бесконечности на бесконечно малом промежутки времени. А если ток ограничить резистором, то конденсатор будет заряжаться медленно — от постоянной времени RC цепи никуда не денешься.

МОП Транзисторы бывают P и N канальные. Принцип у них один и тот же, разница лишь в полярности носителей тока в канале. Соответственно в разном направлении управляющего напряжения и включения в цепь. Очень часто транзисторы делают в виде комплиментарных пар. То есть есть две модели с совершенно одиннаковыми характеристиками, но одна из них N, а другая P канальные. Маркировка у них, как правило, отличается на одну цифру.

Нагрузка включается в цепь стока. Вообще, в теории, полевому транзистору совершенно без разницы что считать у него истоком, а что стоком — разницы между ними нет. Но на практике есть, дело в том, что для улучшения характеристик исток и сток делают разной величины и конструкции плюс ко всему, в мощных полевиках часто есть обратный диод (его еще называют паразитным, т.к. он образуется сам собой в силу особенности техпроцесса производства).

У меня самыми ходовыми МОП транзисторами являются IRF630 (n канальный) и IRF9630 (p канальный) в свое время я намутил их с полтора десятка каждого вида. Обладая не сильно габаритным корпусом TO-92 этот транзистор может лихо протащить через себя до 9А. Сопротивление в открытом состоянии у него всего 0.35 Ома.
Впрочем, это довольно старый транзистор, сейчас уже есть вещи и покруче, например IRF7314, способный протащить те же 9А, но при этом он умещается в корпус SO8 — размером с тетрадную клеточку.

Одной из проблем состыковки MOSFET транзистора и микроконтроллера (или цифровой схемы) является то, что для полноценного открытия до полного насыщения этому транзистору надо вкатить на затвор довольно больше напряжение. Обычно это около 10 вольт, а МК может выдать максимум 5.
Тут вариантов три:

  • На более мелких транзисторах сорудить цепочку, подающую питалово с высоковольтной цепи на затвор, чтобы прокачать его высоким напряжением
  • применить специальную микросхему драйвер, которая сама сформирует нужный управляющий сигнал и выровняет уровни между контроллером и транзистором. Типичные примеры драйверов это, например, IR2117.

    Надо только не забывать, что есть драйверы верхнего и нижнего плеча (или совмещенные, полумостовые). Выбор драйвера зависит от схемы включения нагрузки и комутирующего транзистора. Если обратишь внимание, то увидишь что с драйвером и в верхнем и нижнем плече используются N канальные транзисторы. Просто у них лучше характеристики чем у P канальных. Но тут возникает другая проблема. Для того, чтобы открыть N канальный транзистор в верхнем плече надо ему на затвор подать напряжение выше напряжения стока, а это, по сути дела, выше напряжения питания. Для этого в драйвере верхнего плеча используется накачка напряжения. Чем собственно и отличается драйвер нижнего плеча от драйвера верхнего плеча.

  • Применить транзистор с малым отпирающим напряжением. Например из серии IRL630A или им подобные. У них открывающие напряжения привязаны к логическим уровням. У них правда есть один недостаток — их порой сложно достать. Если обычные мощные полевики уже не являются проблемой, то управляемые логическим уровнем бывают далеко не всегда.

Но вообще, правильней все же ставить драйвер, ведь кроме основных функций формирования управляющих сигналов он в качестве дополнительной фенечки обеспечивает и токовую защиту, защиту от пробоя, перенапряжения, оптимизирует скорость открытия на максимум, в общем, жрет свой ток не напрасно.

Выбор транзистора тоже не очень сложен, особенно если не заморачиваться на предельные режимы. В первую очередь тебя должно волновать значение тока стока — I Drain или ID выбираешь транзистор по максимальному току для твоей нагрузки, лучше с запасом процентов так на 10. Следующий важный для тебя параметр это VGS — напряжение насыщения Исток-Затвор или, проще говоря, управляющее напряжение. Иногда его пишут, но чаще приходится выглядывать из графиков. Ищешь график выходной характеристики Зависимость ID от VDS при разных значениях VGS. И прикидыываешь какой у тебя будет режим.

Вот, например, надо тебе запитать двигатель на 12 вольт, с током 8А. На драйвер пожмотился и имеешь только 5 вольтовый управляющий сигнал. Первое что пришло на ум после этой статьи — IRF630. По току подходит с запасом 9А против требуемых 8. Но глянем на выходную характеристику:

Видишь, на 5 вольтах на затворе и токе в 8А падение напряжения на транзисторе составит около 4.5В По закону Ома тогда выходит, что сопротивление этого транзистора в данный момент 4.5/8=0.56Ом. А теперь посчитаем потери мощности — твой движок жрет 5А. P=I*U или, если применить тот же закон Ома, P=I2R. При 8 амперах и 0.56Оме потери составят 35Вт. Больно дофига, не кажется? Вот и мне тоже кажется что слишком. Посмотрим тогда на IRL630.

При 8 амперах и 5 вольтах на Gate напряжение на транзисторе составит около 3 вольт. Что даст нам 0.37Ом и 23Вт потерь, что заметно меньше.

Если собираешься загнать на этот ключ ШИМ, то надо поинтересоваться временем открытия и закрытия транзистора, выбрать наибольшее и относительно времени посчитать предельную частоту на которую он способен. Зовется эта величина Switch Delay или ton,toff, в общем, как то так. Ну, а частота это 1/t. Также не лишней будет посмотреть на емкость затвора Ciss исходя из нее, а также ограничительного резистора в затворной цепи, можно рассчитать постоянную времени заряда затворной RC цепи и прикинуть быстродействие. Если постоянная времени будет больше чем период ШИМ, то транзистор будет не открыватся/закрываться, а повиснет в некотором промежуточном состоянии, так как напряжение на его затворе будет проинтегрировано этой RC цепью в постоянное напряжение.

При обращении с этими транзисторами учитывай тот факт, что статического электричества они боятся не просто сильно, а ОЧЕНЬ СИЛЬНО. Пробить затвор статическим зарядом более чем реально. Так что как купил, сразу же в фольгу и не доставай пока не будешь запаивать. Предварительно заземлись за батарею и надень шапочку из фольги :).

А в процессе проектирования схемы запомни еще одно простое правило — ни в коем случае нельзя оставлять висеть затвор полевика просто так — иначе он нажрет помех из воздуха и сам откроется. Поэтому обязательно надо поставить резистор килоом на 10 от Gate до GND для N канального или на +V для P канального, чтобы паразитный заряд стекал. Вот вроде бы все, в следующий раз накатаю про мостовые схемы для управления движков.

Биполярные переходные транзисторы (BJT)

Биполярные переходные транзисторы (БЮТ)

Этот раздел никоим образом не расскажет вам все о транзисторах. Это просто даст вам общее представление о том, что такое транзисторы и как их можно использовать в автомобильной аудиосистеме. Два основных типа транзисторов - это биполярные транзисторы и полевые транзисторы.

Биполярный транзистор использует небольшой ток для управления большим током, как в реле. Биполярные транзисторы обычно имеют 3 вывода.Терминал управления называется базовым. Остальные 2 клеммы известны как эмиттер и коллектор, и они несут практически весь ток, протекающий через транзистор. Существуют две основные конфигурации биполярных транзисторов: одна - NPN, другая - PNP. Эти два очень похожи. Самая большая разница - это направление тока через коллектор и эмиттер. Сейчас мы в основном обсудим NPN-транзистор.

Контроль тока:
Хорошо, я сказал, что транзистор вроде как реле.Помните, что для включения реле необходимо, чтобы на катушке реле было определенное напряжение. Транзистор должен иметь небольшую разницу напряжений между базой и эмиттером. Требуемое напряжение обычно составляет около 0,6 вольт. На NPN-транзисторе база должна иметь положительное напряжение по отношению к эмиттеру. Посмотрите на схему ниже. Он показывает схематический символ биполярного транзистора NPN (слева) и биполярного транзистора PNP. Обратите внимание на названия отдельных терминалов.


Одна из проблем, с которой сталкиваются установщики, - это необходимость надежного переключения реле, когда коммутационный выход управляющего устройства меньше 12 В, необходимых для срабатывания реле. На первой диаграмме вы можете видеть, что напряжение, приложенное к резистору, составляет 0 В постоянного тока, а контакты реле не замкнуты. На следующей диаграмме вы увидите, что на резистор подается 12 В постоянного тока, а контакты реле закрыты (потому что транзистор теперь проводит ток).

Вы, несомненно, заметили резистор, подключенный к базе транзистора. Это необходимо для предотвращения повреждения транзистора. Если напряжение, приложенное к базе, больше, чем примерно 0,6 вольт (относительно эмиттера), транзистор может быть поврежден. Подумайте об этом так ... (Я знаю, что мои аналогии НЕУДАЧНЫ, но они помогут некоторым людям). Если бы вы включали свет с помощью лезвия на передней части бульдозера (не пытайтесь делать это дома, дети ), вам нужно будет очень точно установить лезвие, чтобы не повредить переключатель.Если вы соединили переключатель с бульдозерным отвалом с помощью резиновой ленты, бульдозерный отвал все еще может включить переключатель, и отвал может подняться как можно выше, не повредив переключатель. А что, если резинка слишком прочная или слишком слабая? Переключатель все равно может быть разрушен, если резиновая лента была слишком прочной, или, если резинка слишком слабая, переключатель может вообще не включаться (даже в самом верхнем положении бульдозерного отвала). То же самое и с транзистором. Если резистор с низким сопротивлением соединен последовательно с базой и на резистор подается высокое напряжение, транзистор все равно может выйти из строя.Если резистор имеет очень высокое сопротивление и на него подается напряжение, транзистор может быть открыт не полностью. Если транзистор включен только частично, это означает, что произойдет падение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора, и транзистор может нагреться.

Если транзистор подключен, как показано на предыдущей схеме, на нем будет падение напряжения, потому что транзистор не может быть включен настолько, чтобы на нем не было абсолютно никакого напряжения, пока через него протекает ток.Так как на транзисторе происходит падение напряжения и через него протекает ток, происходит рассеяние мощности в виде тепла. Количество выделяемого тепла определяется рассеиваемой мощностью. Если транзистор не установлен на радиаторе, он может быть разрушен из-за тепла.


Теперь, просто для удовольствия, нажмите, потяните или перетащите указатель мыши на изображение ниже. Следите за вольтметром и подвижным контактом реле.


Параметры проекта:
В этом разделе приведены некоторые, но далеко не все критические параметры.

Beta:
Один параметр сообщает вам величину усиления постоянного тока, которую дает вам транзистор. Обычно он называется beta или hfe . Если бета транзистора составляет 150 и транзистор имеет ток 2 ампера, протекающий через коллектор и эмиттер, ток, протекающий через базу, будет 2/150 или 0,013 ампера тока.

Ток:
Еще одна важная спецификация - это номинальный ток транзистора. Обратите внимание, что все указанные номинальные токи приведены для температуры транзистора 25 ° C или примерно 77 градусов по Фаренгейту.«Безопасные» токонесущие способности значительно уменьшаются при повышении температуры. Стандартная процедура - использовать транзистор, рассчитанный на гораздо больший ток, чем обычно требуется.

Напряжение:
В большинстве проектных ситуаций максимальное напряжение, которое будет приложено к транзистору, очень важно. Слишком большое напряжение повредит транзистор так же быстро, как и слишком большой ток. Если вы используете его для простого включения реле, это не очень критично. Есть несколько транзисторов, которые не могут выдержать напряжение между эмиттером и коллектором минимум 15 вольт.

Рассеиваемая мощность:
Раньше рассматривалось рассеяние мощности транзисторов. Помните, что всякий раз, когда существует разница потенциалов (напряжений) между эмиттером и коллектором И ток, протекающий через транзистор, будет происходить рассеяние мощности. А когда у вас есть рассеивание мощности, будет выделяться тепло. Обычно номинальная мощность транзистора определяется типом его корпуса. На фото ниже представлены несколько стилей корпуса. Слева направо корпус ТО-92 годится примерно на.5 Вт; корпус ТО-220, 100-125 Вт; корпус ТО-218 и ТО-3П, 125-150 Вт; корпус ТО-264, 200 Вт. Всем, кроме корпуса TO-92, для работы с указанной мощностью требуется радиатор. Для рассеивания мощности более 1 Вт требуются тяжелые радиаторы.

На этих транзисторах конфигурация выводов - EBC для MPSA06. Остальные - до н.э.
B = база C = коллектор E = эмиттер

Эта фотография показывает разницу в размере между реальным кусочком силикона и размером упаковки.Это показывает, что кремний значительно меньше, чем корпус, в котором он находится. Это MJE15030. Размер корпуса этого транзистора составляет приблизительно 0,6 "x 0,4". Силиконовая матрица внутри упаковки имеет квадрат примерно 0,11 дюйма.

.

Объединенный биполярный транзистор - Википедия, свободная энциклопедия

Объединенный биполярный транзистор
BC548.jpg

Соединительный биполярный транзистор BC548.

Тип Полупроводник
Invención Уильям Брэдфорд Шокли (1948)
Símbolo electrónico
BJT symbol NPN.svg BJT symbol PNP.svg
Терминалы Emisor, base y colector
BJT symbol PNP.svg Схема транзистора NPN

El объединенный биполярный транзистор (del inglés bipolar junction transistor , o sus siglas BJT ) es un dispositivo Electrónico de estado sólido consistente en dos uniones PN muy cercanas entre sí, que permite aumentaris el corriente , además de controlar el paso de la corriente a través de sus terminales.La denominación de bipolar se debe a que la Conducción tiene lugar gracias al desplazamiento de portadores de dos polaridades (huecos positivos y electronices negativos), сын де гран утилидад ан гран нумеро де aplicaciones; pero tienen ciertos inconvenientes, entre ellos su impedancia de entrada bastante baja.

Los transistores bipolares son los transistores más conocidos y se usan generalmente en electrónica analógica aunque también en algunas aplicaciones de electrónica digital, como la tecnología TTL o BiCMOS.

Унитарный биполярный транзистор формируется по соединению PN в отдельном кристаллическом полупроводнике, отделенном от области, в которой он находится. De esta manera quedan formadas tres regiones:

  • Emisor , que se diferencia de las otras dos por estar fuertemente dopada, comportándose como un metal. В этом случае терминал функционирует как emisor de portadores de carga.
  • Base , la intermedia, muy estrecha, que separa el emisor del colector.
  • Colector , de extensión mucho mayor.

La técnica de fabricación más común es la Депитаксиальный эпитаксиальный. En su funcionamiento normal, la unión base-emisor está polarizada en directa, mientras que la base-colector en inversa. Los portadores de carga emitidos por el emisor atraviesan la base, porque es muy angosta, hay poca Recombinación de portadores, y la mayoría pasa al colector. Транзистор находится на стадии эксплуатации: стадо корте, стадо насыщения и стадо активности.

BJT symbol PNP.svg Replica del primer transistor de punto de contacto, hoy en un Museo de la Actual Lucent Technologies

Контактный биполярный транзистор, входящий в состав соединения транзистора, изобретенный в соответствии с датой 1947 года в компании Bell Telephone Company Джона Бардина и Уолтера Хаузера, Brattain bajo la dirección de William Shockley, cuya primera patente solicitaron los dos primeros nombrados, el 17 de junio de 1948, [1] a la cual siguieron otras patentes acerca de aplicaciones de este dispositivo. [2] [3] [4] Единичный биполярный транзистор, изобретенный Шокли в 1948 г., [5] fue durante tres décadas el dispositivo Favorito en el disño de circuitos disctos e интеград. Hoy en día, el uso de los BJTs ha declinado en Favor de la tecnología CMOS for el disño de circuitos digitales integration.

BJT symbol PNP.svg Структура транзистора биполярного типа PNP.

Unión биполярный транзистор состоит из областей полупроводников, допустимых: la región del emisor, la región de la base y la región del colector.Estas regiones son, respectivamente, tipo P, tipo N y tipo P en un PNP; Тип N, тип P, тип N и транзистор NPN. Область полупроводника соединена с терминалом, обозначенным излучателем (E), основанием (B) или коллектором (C), соответствующим сегментом.

Поперечный упрощенный транзистор унифицированного биполярного NPN-соединения позволяет использовать базовый коллектор с большим количеством амплитуды, чем базовый эмиссор.

Основание является физическим локализованным соединителем и сборщиком и является составным элементом полупроводникового материала, совместимого с дополнительным сопротивлением и высоким сопротивлением.El colector rodea la región del emisor, haciendo casi imposible para los electronices inyectados en la región de la base escapar de ser colectados, lo que hace que el valor resultante de α se acerque mucho hacia la unidad, y por eso, otorgarle al transistor una гран β.

Единый биполярный унифицированный транзистор, отличающийся от других транзисторов, не является обычным и симметричным устройством. Это означает, что между камерами и сборщиком, и тем, что транзистор работает в режиме реального времени, работает в обратном режиме.Дебидо, что внутренняя структура транзистора является обычной оптимизацией для функции в активном режиме, межкамерный сборщик со встроенным модулем, который имеет значение, соответствующее α и β, в обратном режиме, как показано на рисунке выше, чем обычно; muchas veces el valor de α en modo reverseso esmenor a 0,5. La falta de simetría es Principalmente debido a las tasas de dopaje entre el emisor y el colector. El emisor está altamente dopado, mientras que el colector está ligeramente dopado, allowiendo que pueda ser aplicada una gran tensión de reversa en la unión colector-base antes de que esta colapse.Базовый узел коллектора поляризован в обратном направлении нормальной работы. La razón por la cual el emisor está altamente dopado es para aumentar la eficiencia de inyección de portadores del emisor: la tasa de portadores inyectados por el emisor en relación con aquellos inyectados por la base. Para una gran ganancia de corriente, la mayoría de los portadores inyectados en la unión base-emisor deben provanir del emisor.

El bajo desempeño de los transistores bipolares laterales muchas veces utilizados en process CMOS es debido a que sonis simétricamente, lo que Meana que no hay differencia alguna entre la operación en modo activo y modo reverse.

Pequeños cambios en la tensión aplicada entre los terminales base-emisor genera que la corriente que circa entre el emisor y el colector cambie importantamente. Efecto puede ser utilizado para ampificar la tensión или corriente de entrada. Los BJT pueden ser pensados ​​como fuentes de corriente controladas por tensión, pero son caracterizados más simplemente como fuentes de corriente controladas por corriente, o por ampificadores de corriente, debido a la baja impedancia de la base.

Los primeros transistores fueron fabricados de germanio, pero la mayoría de los BJT modernos están compuestos de silicio. Actualmente, una pequeña parte de éstos (los transistores bipolares de heterojuntura) están hechos de arseniuro de galio, especialmente utilizados en aplicaciones de alta velocidad.

Principio de Funcionamiento [редактор]

Идеальная характеристика биполярного транзистора.

В нормальной конфигурации, объединение базового излучателя с поляризацией в прямом и обратном направлении. [6] Debido a la agitación térmica los portadores de carga del emisor pueden atravesar la barrera de Potencial emisor-base y llegar a la base. A su vez, pácticamente todos los portadores que llegaron son impulsados ​​por el campo eléctrico que existe entre la base y el colector.

Транзистор NPN должен быть установлен в соответствии с режимом сравнения. En una operación típica, la unión base-emisor está polarizada en Directa y la unión base-colector está polarizada en inversa.En un transistor NPN, por ejemplo, cuando unatensión positiva es aplicada en la unión base-emisor, el equilibrio entre los portadores generados térmicamente y el campo eléctrico replente de la región agotada se desbalancea, Разрешение на изменение состояния электронов в электронном де ла база. Estos electronices "vagan" в través de la base, desde la región de alta contración cercana al emisor hasta la región de baja contración cercana al colector. Estos electronices en la base son llamados portadores minoritarios debido a que la base está dopada con material P, los cuales generan "huecos" como portadores mayoritarios en la base.

La región de la base en un transistor debe ser constructivamente delgada, para que los portadores puedan difundirse a través de esta en mucho menos tiempo que la vida útil del portador minoritario del semiconductor, para minimizar el porcentaje de portadores que de рекомбинант alcanzar la unión base-colector. El espesor de la base debe sermenor al ancho de diffusión de los electronices.

Control detensión, carga y corriente [editar]

La corriente colector-emisor puede ser vista como controlada por la corriente base-emisor (control de corriente), o por la tensión base-emisor (control de voltaje).Esto es debido a la relación tensión-corriente de la unión base-emisor, la cual es la curva tensión-corriente exponencial normal de una unión PN (es decir, un diodo).

En elisño de circuitos analógicos, el control de corriente es utilizado debido a que es aproximadamente lineal. Esto means que la corriente de colector es aproximadamente β veces la corriente de la base. Algunos circuitos pueden ser disñados asumiendo que la tensión base-emisor es aproximadamente constante, y que la corriente de colector es β veces la corriente de la base.Никакие постоянные схемы, использующие BJT с точностью и конфиденциальностью, требуют использования математических моделей транзисторов в рамках модели Ebers-Moll.

Альфа-параметры и бета-версия унифицированного биполярного транзистора [редактор]

Una forma de medir la eficiencia del BJT - это través de la proporción de electronics capaces de cruzar la base y alcanzar el colector. El alto dopaje de la región del emisor y el bajo dopaje de la región de la base pueden causar que muchos más electronices sean inyectados desde el emisor hacia la base que huecos desde la base hacia el emisor.La ganancia de corriente emisor común является представителем βF {\ displaystyle \ beta _ {F}} или fe . Esto es aproximadamente la tasa de corriente contina de colector en relación a la corriente contina de la base en la región activa Directa y es típicamente mayor a 100. Otro parámetro importante es la ganancia de corriente base común Alpha \ displaystyle, αF _ {F}}. La ganancia de corriente base común es aproximadamente la ganancia de corriente desde emisor a colector en la región activa directa.Esta tasa normalmente tiene un valor cercano a la unidad; que oscila entre 0.98 y 0.998. El Alfa y Beta están más Precisamenteterminados por las siguientes relaciones (para un transistor NPN):

αF = ICIE {\ displaystyle \ alpha _ {F} = {\ frac {I _ {\ text {C}}} {I _ {\ text {E}}}}}
βF = ICIB {\ displaystyle \ beta _ {F} = {\ frac {I _ {\ text {C}}} {I _ {\ text {B}}}}}
βF = αF1 − αF⟺αF = βFβF + 1 {\ displaystyle \ beta _ {F} = {\ frac {\ alpha _ {F}} {1- \ alpha _ {F}}} \ iff \ alpha _ {F} = {\ frac {\ beta _ {F}} { \ beta _ {F} +1}}}

Типы транзисторов Unión Bipolar [редактор]

Transistores NPN [редактор]

NPN - это один из типов двухполюсных транзисторов, который является одним из двух типов транзисторов, содержащих буквы "N" и "P", которые отражают переносные элементы данных транзисторов.La mayoría de los transistores bipolares usados ​​hoy en día son NPN, debido a que la movilidad del electrón es mayor que la movilidad de los "huecos" en los semiconductores, allowediendo mayores corrientes y velocidades de operación.

Los transistores NPN consisten en una capa de material semiconductor dopado P (la "base") для того, чтобы сделать доступным материал dopado N. Una pequeña corriente ingresando a la base en configuración emisor-común es ampificada en la salida del colector.

Флешка с символом транзистора NPN находится на оконечном выводе эмиссора и апунта в директиве, а также к обычному устройству, используемому для циркуляции, и активному функционированию.

Практическое применение биполярного NPN-транзистора [редактор]

{\displaystyle \beta _{F}={\frac {\alpha _{F}}{1-\alpha _{F}}}\iff \alpha _{F}={\frac {\beta _{F}}{\beta _{F}+1}}} Используется транзистор типа NPN.

En el ejemplo specific mostrado en la imageen, hay un transistor del tipo NPN cuyo punto funcionamiento Q (de la expresión inglesa Quiescent Point, punto estático) en corriente contina es desconocido. Hallar el punto Q состоит из калькулярного корриента, который направлен на сборщик устройства (I C ) и тензорный сборщик-излучатель (V CE ).

La corriente que atraviesa la base (I B ), con referencia al diagrama se Calcula así:

IB = VBB − 0,7VRB {\ displaystyle I_ {B} = {\ frac {V_ {BB} -0,7V} {R_ {B}}}}

Reemplazando los datos:

IB = 5 В − 0,7 В 500 кОм = 8,6 мкА {\ Displaystyle I_ {B} = {\ frac {5 В-0,7 В} {500 кОм \ Omega}} = 8,6 \ mu A}

Seguidamente, se calca la corriente de colector, recordando que su valor es igual a la corriente de la base, multiplicada por el parámetro β:

IC = β ∗ IB = 100 ∗ 8,6 мкА = 0,86 мА {\ displaystyle I_ {C} = \ beta * I_ {B} = 100 * 8,6 \, \ mu A = 0,86 \, мА}

Finalmente, se halla el valor de la tensión Colector-Emisor:

VCE = VCC-RC * IC = 12-0,86 мА * 2 кОм = 10,28 В {\ displaystyle {\ begin {align} V_ {CE} & = V_ {CC} -R_ {C} * I_ {C} \ \ & = 12-0,86 \, mA * 2K \ Omega \\ & = 10,28V \ end {align}}} {\displaystyle {\begin{aligned}V_{CE}&=V_{CC}-R_{C}*I_{C}\\&=12-0,86\,mA*2K\Omega \\&=10,28V\end{aligned}}} En este gráfico se muestra el resultado obtenido, sobre la recta de polarización en color verde con los valores máximos de Vce e Ic, indicando la corriente, y la tensión necesaria para polarizar al транзистор

ПНП [редактор]

Тип транзистора биполярного унифицированного PNP-транзистора с элементами «P» и «N», исправляемыми в других областях транзистора.Pocos transistores usados ​​hoy en día son PNP, debido a que el NPN brinda mucho mejor desempeño en la mayoría de las circunstancias.

Los transistores PNP consisten en una capa de material semiconductor dopado N entre dos capas de material dopado P. Los transistores PNP son comúnmente operados con el colector a masa y el emisor conectado al terminal positivo de la fuente de alimentación una cargas eléctrica externa. Una pequeña corriente circando desde la base permite que una corriente mucho mayor circuitle desde el emisor hacia el colector.

Флешка на транзисторе PNP находится на терминале эмиссора и апунта в прямом направлении, а также на обычном устройстве, которое используется в качестве устройства и активным функционалом.

Оперативные области транзистора [редактор]

Los transistores de unión bipolar tienen diferentes regiones operativas, Definidas Principalmente por la forma en que son polarizados:

  • Región activa directa en cuanto a la polaridad :

corriente del emisor = (β + 1) · I b ; Corriente del colector = β · I b

Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa.En esta región la corriente de colector (Ic), зависимый принцип de la corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente, es un dato del fabricante) y de las resistencias que se encuentren conectadas en el colector y emisor. Esta región es la más importante si lo que se desea es using el transistor como un ampificador de señal.
Все инвертированные условия поляризации функций в активном режиме, транзисторные биполярные входы и функции в обратном режиме.En este modo, las regiones del colector y emisor intercambian roles. Debido a que la mayoría de los BJT, сыгранный нами способ максимизирует работу с корриентом в режиме активного движения, бета-параметр в режиме обратного движения эс drásticamente menor al presente en modo activo.
  • Región de corte : Транзистор находится в корте:

corriente de colector = corriente de emisor = 0, (I c = I e = 0)

Включение питания в коллектор и преобразователь транзистора в цепь питания.(como no hay corriente circando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib = 0)
De forma simpleificada, se puede decir que el la unión CE se comporta como un circuito abierto, ya que la corriente que lo atraviesa es cero.
  • Región de saturación : Un transistor is saturado cuando:

corriente de colector ≈ corriente de emisor = corriente máxima, (I c ≈ I e = I m )

En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en ambos, ver Ley de Ohm.В настоящем документе содержится информация о возможном вводе коллектора и раскрытии информации о доблести, V CE, sat . Транзистор находится в состоянии насыщения, линейное соотношение усиления I c = β · I b (y por ende, la relación I e = (β + 1) · I b ) no se cumple.
De forma simpleificada, se puede decir que la unión CE se comporta como un cable, ya que la differencia de Potencial Entre C y E es muy próxima a cero.


Como se puede ver, la región activa es útil para la electrónica analógica (especialmente útil para ampificación de señal) и las regiones de corte y saturación, para la electrónica digital, submitando el estado lótegico.

Teoría y Modelos Matemáticos [редактор]

Análisis encontina [редактор]

Модель Ebers-Moll [редактор]

Лас-корриентес континуас в эмиссоре и селекторе в нормальной работе детерминированных сыновей:

Модель Ebers-Moll для транзисторов NPN Модель Ebers-Moll для транзисторов PNP
IE = IES (eVBEVT − 1) {\ displaystyle I _ {\ mathrm {E}} = I _ {\ mathrm {ES}} \ left (e ^ {\ frac {V _ {\ mathrm {BE}}} {V_ {\ mathrm {T}}}} - 1 \ right)}
IC = αTIES (eVBEVT − 1) {\ displaystyle I _ {\ mathrm {C}} = \ alpha _ {T} I _ {\ mathrm {ES}} \ left (e ^ {\ frac {V _ {\ mathrm {BE }}} {V _ {\ mathrm {T}}}} - 1 \ right)}

Внутренняя корриентная основа, основанная на принципах диффузии

Jp (Base) = qDppboW [eVEBVT] {\ displaystyle J_ {p} (Base) = {\ frac {qD_ {p} p_ {bo}} {W}} \ left [e ^ {\ frac {V_ { EB}} {V_ {T}}} \ right]}

Донде:

La corriente de colector es ligeramente menor a la corriente de emisor, debido a que el valor de αT es muy cercano a 1,0.Биполярный транзистор унифицированный с вариациями корриентных базовых-эмиссионных генераторов и гран-камбио и корриент-коллектор-эмиссор. La relación entre la corriente colector-emisor con la base-emisor es llamada ganancia, β o hFE. Un valor de β de 100 es típico para pequeños transistores bipolares. En una configuración típica, una señal de corriente muy débil cycle a través de la unión base-emisor for controlar la corriente entre emisor-colector. β está relacionada con α a través de las siguientes relaciones:

αT = ICIE {\ displaystyle \ alpha _ {T} = {\ frac {I _ {\ mathrm {C}}} {I _ {\ mathrm {E}}}}}
βF = ICIB {\ displaystyle \ beta _ {F} = {\ frac {I _ {\ mathrm {C}}} {I _ {\ mathrm {B}}}}}
βF знак равно αT1 − αT⟺αT = βFβF + 1 {\ Displaystyle \ beta _ {F} = {\ frac {\ alpha _ {T}} {1- \ alpha _ {T}}} \ iff \ alpha _ { T} = {\ frac {\ beta _ {F}} {\ beta _ {F} +1}}}

Eficiencia del emisor: η = Jp (Base) JE {\ displaystyle \ eta = {\ frac { J_ {p} (База)} {J_ {E}}}}

Otras ecuaciones son usadas para descriptionir las tres corrientes en cualquier región del transistor están expresadas más abajo.{\ frac {V _ {\ mathrm {BC}}} {V _ {\ mathrm {T}}}} - 1 \ right)}

iE = IS (eVBEVT − eVBCVT) + ISβF (eVBEVT − 1) {\ displaystyle i _ {\ mathrm {E}} = I _ {\ mathrm {S}} \ lef

.

Transistor igbt - Википедия, свободная энциклопедия

Википедия «Транзистор IGBT».


Busca Transistor igbt en otros proyectos hermanos de Wikipedia:
Wikcionario Wikcionario (diccionario)
Wikilibros Wikilibros (обучающие / руководства)
Wikiquote Викицитатник (цитаты)
Wikiviajes Wikisource (biblioteca)
Wikinoticias Викинотики (noticias)
Wikiversidad Wikiversidad (Contenido académico)
Commons Commons (изображения и мультимедиа)
Wikiviajes Wikiviajes (viajes)
Wikidata Викиданные (данные)
Wikiespecies Викивиды (особые)
  • Comprueba Comprueba si имеет escrito el nombre del artículo de forma correa, y que Wikipedia es el lugar donde debería estar la información que buscas.Si el título es righto, a la derecha figuran otros proyectos Wikimedia donde quizás podrías encontrarla.
  • Busca Busca «Transistor igbt» en el texto de otras páginas de Wikipedia que ya existen.
  • Nuvola apps fonts.png Проконсультируйтесь по списку произведений искусства на «Transistor IGBT».
  • Enlaces Busca las páginas de Wikipedia que tienen объединяет «Transistor igbt».
  • ¿Borrada? Si ya habías creado la página con este nombre, limpia la caché de tu navegador.
  • Symbol delete vote.svg También puede que la página que buscas haya sido borrada.

Si el artículo incluso así no existe:

  • Crear la página Crea el artículo utilizando nuestro asistente o solicita su creación.
  • Traducir Puedes traducir este artículo de otras Wikipedias.
  • Aviso En Wikipedia únicamente pueden include enciclopédicos y que tengan derechos de autor Compatibles con la Licencia Creative Commons Compartir-Igual 3.0. Никаких текстовых текстов, которые не используются в веб-сайтах, и не предусмотрены специальные условия.
  • Ten en cuenta Ten en cuenta también que:
    • Artículos vacíos o con información minima serán borrados —véase «Википедия: Esbozo» -.
    • Artículos de publicidad y autopromoción serán borrados —véase «Википедия: Lo que Wikipedia no es» -.
.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о