ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ
Ток стока ПТ зависит как от значения, так и от полярности напряжений сток — исток и затвор — исток. При постоянном смещении на затворе увеличение напряжения на стоке от нуля вызывает резкое возрастание тока стока, которое продолжается до наступления насыщения тока стока. Затем ток устанавливается и остаётся относительно постоянным. Эта зависимость показана на рис. 3, а для типичного полевого прибора с p-n-переходом. Для сравнения на рис. 3, б приведены коллекторные характеристики биполярного транзистора.
Характеристики транзисторов обоих видов похожи друг на друга, за исключением того, что у биполярного транзистора перегиб характеристик происходит при значительно более низких напряжениях на коллекторе.
На выходной характеристике ПТ можно выделить две характерные области (рис. 4). При малых напряжениях сток — исток (область АВ) сопротивление канала имеет омический характер, и ток может протекать в обоих направлениях.
В этом состоит отличие полевых транзисторов от электронных ламп, в которых поток электронов всегда имеет одно направление — от катода к аноду. Рабочая область АВ выходной характеристики ПТ используется в том случае, когда полевой транзистор применяется в схеме в качестве переменного сопротивления, управляемого напряжением (аттенюаторы, регуляторы АРУ).
Рис. 3. Выходные характеристики транзисторов, а — ПТ с p-n-переходом; б — биполярного транзистора.
В области насыщения тока (область ВС на рис. 4) часть канала обеднена носителями заряда из-за влияния электрического поля между затвором и каналом, благодаря чему сопротивление канала становится значительным. Дальнейшее увеличение напряжения между стоком и истоком в этой области вызывает относительно небольшое изменение тока стока, который практически будет зависеть только от напряжения на затворе [1].
Рис. 4. Выходная характеристика ПТ при Uз.и=0
Характерной особенностью полевых транзисторов является то, что напряжение, соответствующее точке B характеристики (точка перегиба характеристики на рис.
4, после которой идёт область насыщения), при напряжении на затворе, равном нулю, численно равно напряжению отсечки и называется напряжением насыщения.
Входные характеристики полевого транзистора существенно отличаются от характеристик биполярного транзистора. Входные характеристики последнего подобны характеристикам открытого полупроводникового диода, в то время как у полевого транзистора они подобны характеристикам запертого диода (смещённого в обратном направлении). Поэтому ток затвора очень мал. Он равен нескольким наноамперам (для ПТ с управляющим p-n-переходом) при температуре 25°С и экспоненциально зависит от температуры.
Рис. 5. Проходные характеристики ПТ при различной температуре.
Проходная характеристика, показывающая зависимость тока стока от напряжения на затворе, изображена на рис. 5. С достаточной для практических расчётов точностью проходная характеристика полевого транзистора определяется выражением (1), т. е. носит квадратичный характер. Эта особенность проходной характеристики используется в преобразователях частоты для уменьшения перекрёстной модуляции и помех от гармоник гетеродина.
PREV CONTEXT NEXT
14. Входные характеристики транзисторов с об
Представляет собой. Вид характеристики близок к прямой p-n перехода, полученная характеристика при более высоком напряжении располагается левее и выше – причина эффект модуляции базы. Градиент концентрации дырок в базе высок, высок ток эмиттера. Iвых> Iвх, входная мощность тк Ubэ не может быть больше 0,5 вольт будет значительно меньше чем выходная мощность, но Ukb мб достаточно большим.
15. Схема с оэ
В схеме с общим эмиттером вывод эмиттера является общим для входной и выходной цепи транзистора. В транзисторе н-п-н типа полярности будут противоположны,необходимы 2 источника питания Ubэ и Uкэ, на эмиттерном переходе определяется Ubэ, напряжение на коллекторном переходе = Uкэ- Ubэ.
1 6.Входные характеристики транзисторов с оэ
Ib=f(Ubэ)|ukэ=const.
п-н-п переход, при напряжении не равном
0, Киэ это характеристика параллельного
соединения коллекторного и эмиттерного
переходов.
Rb≤(Ubэ0-4υt)/Ik0max
17.Моделирование работы биполярных транзисторов. Модель Этерса-Молла
Математическое
моделирование связано с необходимостью
проведения расчетных исследований
схем, транзистор по своей структуре
нелинейный элемент.
Iэ=I1- αiI2. Ik= αnI1-I2. I1=I’э0(e(Uэ/ υt)-1), I2=I’k0(e(Uk/ υt)-1). I’э0= Iэ0/(1-αnαi). I’k0= Ik0/(1-αnαi).
Токи
со штрихами- тепловые токи, соответст
п-н переходов, их малое измер в транзисторе,
если задать обратное напряжение
|Uобр|>(3…4)
υt.
Второй переход требуется закоротить.
На практике делают обрыв второго перехода
и токи обозначают Ik0
и Iэ0.
Кривые характеристики транзистора | Электротехническая Академия
Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.
Основное свойство транзистора и то, как он работает, показаны на следующем рисунке , где транзистор правильно смещен двумя источниками питания.
Рисунок: Транзистор, работающий с двумя источниками питания
Рис.0021 B определяют ток базы I B , а батарея 24 В вместе с R C определяют ток коллектора I C . Нас интересует определение изменения тока коллектора I C . Этот ток можно изменять либо путем изменения тока базы I B , либо напряжения коллектор-эмиттер V CE (напряжение между коллектором C и эмиттером E). Базовый ток можно изменять переменным резистором R B .
Рисунок 1 Простая схема для работы транзистора.
Характеристические кривые транзистора отображают зависимость между напряжением коллектор-эмиттер и током коллектора для различных значений тока базы. Поскольку на I C влияют два параметра, набор отдельных кривых, показанных вместе, обозначает различные рабочие условия.
Типичная кривая показана на Рис. 2a , и набор этих кривых изображены на рис. 2b . Каждая отдельная кривая отображает изменение I C в зависимости от значения напряжения коллектор-эмиттер (V CE ) для фиксированного значения тока базы I B .
Когда I B равно нулю , транзистор отключен, и он не проводит ток независимо от того, какое напряжение приложено к коллектору; любой ток коллектора возникает из-за утечек, очень мал и им можно пренебречь.
На обоих рисунках 2а и б кривая, соответствующая I B = 0 преувеличено для ясности.
Область насыщенияОбласть под кривой, соответствующей I B = 0, заштрихована . На рис. 2а , представлена область, где транзистор отключен и не проводит ток.
Для каждого ненулевого значения I B ток коллектора начинается с нуля, когда напряжение коллектор-эмиттер равно нулю. Транзистор начинает проводить ток, и ток коллектора быстро увеличивается, когда V CE > 0. Область вокруг этого резкого изменения I C также заштрихована .
Насыщение означает, что ток коллектора достиг своего максимального значения для этого напряжения коллектор-эмиттер и не может увеличиваться дальше за счет увеличения тока базы I B . Например, рассмотрим точку M, соответствующую V CE = V M в Рисунок 2b .
Для этой точки I C достигло своего максимума и не может быть увеличено за счет увеличения I B . Напротив, увеличение I B может сместить точку N в N’, что соответствует напряжению коллектор-эмиттер V N .
Рисунок 2 Ток коллектора в зависимости от напряжения на коллекторе транзистора. (a) Для одного значения базового тока. (b) Для нескольких значений базового тока.
Насыщение (в транзисторе): Состояние транзистора, при котором ток коллектора достигает своего максимального значения для текущего напряжения коллектор-эмиттер и не может увеличиваться далее только за счет увеличения тока базы I B .
Значение насыщения транзистора лучше продемонстрировано на Рисунок 3 , , на котором масштаб горизонтальной оси увеличен, чтобы можно было лучше отобразить сегменты линии с резкими наклонами.
Показаны две характеристические кривые, соответствующие двум базовым токам I B1 и I B2 .
Предположим, что напряжение коллектор-эмиттер равно 2 В. На обеих кривых соответствующей точкой является A. Это означает, что если ток базы увеличивается до I B2 , но V CE по-прежнему составляет 2 В, ток коллектора не изменить. Ток коллектора увеличивается только при увеличении напряжения V CE , например, до 4 В, при котором рабочая точка перемещается из A в B.
Рисунок 3 Типичный набор характеристических кривых для транзистора.
Активная область При насыщении транзистор не может работать должным образом. При нормальной работе транзисторы функционируют в активной области, область которой характеристическая кривая представляет собой отрезок почти горизонтальной прямой линии. В этой области увеличение напряжения коллектор-эмиттер мало влияет на ток коллектора. Другими словами , транзистор имеет большое сопротивление в этой области, так что повышение напряжения мало влияет на ток через него.
Это сопротивление является переменным, поскольку зависит от значения I B (для каждого значения I B отношение V CE /I C различно).
Активная область: Область характеристической кривой транзистора с точки зрения значений напряжения коллектор-эмиттер и тока коллектора, в которых транзистор может работать. Если какое-либо из этих значений выходит за пределы своего диапазона, транзистор попадает в область насыщения или в область отсечки и не может функционировать (см. , рис. 2а ).
Активная область находится между двумя напряжениями, обозначенными V A и V BR на рисунке 2a. Если V CE превышает напряжение пробоя V BR , транзистор выходит из строя, а если V CE < V A , транзистор находится в состоянии насыщения.
Напряжение пробоя: Напряжение, при котором полупроводниковое устройство меняет поведение или повреждается.
Рабочая точка транзистора – это точка на этих кривых, соответствующая заданному I B и заданное значение для V CE . Транзистор, тем не менее, не может работать во всех возможных точках, которые можно найти на характеристических кривых. Это связано с физическими ограничениями транзистора в работе с током коллектора без перегрева и повреждения. Граница предельной мощности показана на Рисунке 4 пунктирной кривой для типичного транзистора.
Транзистор можно запускать во всех точках слева от пунктирной кривой, но не в области справа от этой кривой. В этом регионе либо I C высокое значение или V CE высокое значение, что приводит к относительно высокому энергопотреблению транзистора, которое преобразуется в тепло.
Рисунок 4 Рабочая точка и граничная кривая максимальной мощности транзистора.
Рабочая точка для транзистора (обозначена буквой Q на рис.
4 ) в условиях эксплуатации, определяемых напряжением питания V CC и базовым напряжением V BB (см. рис. 1 ) и сопротивлений R B и R C , находится на пересечении линий, соответствующих V CE и току базы.
При постоянном наборе значений для V CC , V BB и R C , если R B варьируется, значение I B , а следовательно, I 9002 2 9 01 2 C и , изменять. Каждая пара I C и V CE определяет рабочую точку, обозначаемую Q. Когда в результате изменения R B , а параметры V CC , V BB и R C поддерживаются постоянными, значения напряжения коллектор-эмиттер V CE и тока коллектора I C Q меняются, эта точка движется по прямой линии AB, как показано на рис. 4 .
В CE получается из напряжения питания В CC минус падение напряжения в R C (и любой другой резистор в контуре коллектор-эмиттер, подключенный к V СС ).
В состоянии отсечки ток через R C равен нулю, и напряжение на R C (и на любом другом резисторе, включенном последовательно с R C в том же контуре) не падает. Следовательно, все приложенное напряжение (V CC ) появляется на коллекторе. Это определяет точку A линии, где V CE максимально.
Также, если транзистор проводит, но между C и E нет внутреннего сопротивления, это определяет максимальный ток, который может иметь коллектор (точка B линии). Этот максимальный ток можно найти, разделив V на CC всеми резисторами в контуре (только R C в рис. 1 ). Таким образом, для заданного напряжения питания V CC ток коллектора может варьироваться от нуля (в точке A) до максимального значения (в точке B), как показывает линия AB.
Пересечение линии AB с одной из кривых характеристик транзистора определяет рабочую точку Q. Линия AB называется линией нагрузки.
Таким образом, линия нагрузки представляет собой все возможные положения точки Q для транзистора в данной схеме с постоянным значением V CC и сопротивления в цепи коллектор-эмиттер.
Строка нагрузки (в транзисторе): Строка, показывающая рабочие точки транзистора на характеристической кривой транзистора в зависимости от напряжения питания и резисторов в цепи транзистора. Эта линия находится между точками, соответствующими максимальному напряжению коллектора и максимальному току коллектора.
Пример 1
Для транзистора, показанного на рис. 1, характеристики которого показаны на 9.0005 Рисунок 4 , если ток базы равен 60 мкА, найти ток коллектора и значение ß.
Решение
Максимальный ток через коллектор определяется делением напряжения питания (24 В) на сопротивление RC. Таким образом, точка B конца линии нагрузки на текущей (вертикальной) оси находится на
\[\frac{24}{2400}=10 мА\]
Другой конец линии нагрузки (точка A) находится на горизонтальная ось на 24 В.
Эта линия такая же, как показано на Рисунок 4 и пересекает кривую, соответствующую базовому току 60 мкА, в точке Q (как показано).
Опускание перпендикуляра из Q на вертикальную ось дает ток в коллекторе. Исходя из рисунка, этот ток равен 5,5 мА.
Значение ß можно найти, разделив ток коллектора на ток базы.
\[\frac{5,5 мА}{60\мкА}=\frac{5500\мкА}{60\мкА}\ок. 92\]
Пример 2
Если в Примере 1 питание напряжение изменяется на 30 В, а RC составляет 2200 Ом (остальные параметры остаются без изменений), сколько стоят IC и VCE?
Решение
Новую линию нагрузки необходимо провести на том же графике на рисунке 4. Пересечение этой линии с линией, соответствующей I B = 60 мкА, определяет значения I C и V СЕ .
Точка A для этой новой линии находится на уровне V CE = 30 В, то есть между 28 и 32 (не показано), а точка B находится на уровне I B = 30 ÷ 2200 = > 13,6 мА.
Если вы проведете эту линию, вы найдете ее пересечение с базовым током 60 мкА, что соответствует I C = 5,6 мА и V CE = 17,4 В.
Вы нашли apk для Android? Вы можете найти новые бесплатные игры и приложения для Android.
BJT Транзисторные области работы на характеристической кривой Чтобы получить эти кривые, мы смещаем транзистор BJT с регулируемым источником питания и меняем V
BB и V СС . Изменяя эти напряжения, любой PN-переход транзистора может быть смещен в прямом или обратном направлении. В зависимости от условия смещения перехода транзистора BJT транзистор может работать в четырех режимах.Предположим, у нас есть NPN-транзистор, подключенный к переменным источникам питания, как показано на схеме.
Область отсечки
Когда базовый источник питания V BB установлен на ноль, текущий IB становится равным нулю. Оба PN-перехода BJT-транзистора имеют обратное смещение и ток коллектора I 9 отсутствует.
0021 C потоки. В этой области транзистор ведет себя как открытый ключ. А напряжение V CC появляется на выводах коллектор-эмиттер V CE . Эта область является областью отсечки.
- 7 Меры предосторожности при ремонте электрооборудования в домашних условиях
- Краткое руководство по электронным генераторам и их различным типам
Область насыщения
для создания определенного базового тока I Б . Оба PN-перехода смещаются в прямом направлении. Базовый ток I B протекает через вывод эмиттера из-за низкого импеданса, а ток через коллектор I C =0 не протекает. Эта область работы транзистора является областью насыщения. В этой области оба перехода смещены в прямом направлении. Ток коллектора I C достигает определенного максимального тока, независимого от тока базы IB. В области насыщения напряжение на клеммах коллектор-эмиттер V CE равен нулю.
Активная или Линейная область
При увеличении V CC напряжение на клеммах коллектор-эмиттер V CE может увеличиться.
Когда V CE проходит напряжение 0,7 В, PN-переход база-коллектор становится обратным смещением. А база-эмиттер имеет прямое смещение. Этот режим работы представляет собой активную или линейную область работы на характеристической кривой биполярного транзистора. При увеличении V CE свыше 0,7 В ток коллектора остается постоянным для заданного значения тока базы I Б . Увеличение V CE может вызвать очень небольшое увеличение I C из-за расширения области обеднения база-коллектор. Следующая формула позволяет рассчитать ток коллектора активной области I C .
Область пробоя
Путем увеличения V CC можно увеличить V CE , что может увеличить обратное смещение перехода база-коллектор. Высокое обратное смещение может привести к расширению перехода база-коллектор и, в конечном итоге, к выходу из строя перехода. Когда транзистор BJT входит в область пробоя, ток коллектора будет быстро увеличиваться, как показано на диаграмме кривых.
