Чому б транзистор не перемикався?

11

Я читав приклад з підручника. І для цієї схеми вище автор стверджує, що коли R3 менше 100 Ом, Q3 не перемикається. Я не міг з'ясувати "причину", чому. Але я підтвердив, що LTSpice автор прав. Він просто не пояснює причину.

Якщо скажімо, що R3 близький до нуля, коли Q2 увімкнено, чому б Q3 також не увімкнувся?

transistors switches bjt

— користувач16307
джерело

3

Вам здається, що ви важко працюєте, вивчаючи та аналізуючи цей приклад. Нічого поганого в цьому. Я просто привернув мою увагу, побачивши його двічі.

— Даніель Торк

17

Щоб увімкнути Q3, падіння напруги між його базою та випромінювачем повинно бути приблизно 0,6 В, це означає, що однакова напруга повинна бути знижена над R3, а це означає, що струм, що проходить через R3, повинен бути не менше I3 = 0,6 В / R3 .

Коли через R3 буде протікати менше струму, падіння напруги над R3 буде меншим, ніж мінімальне падіння напруги Q3, і Q3 залишиться вимкненим.

Для R3 = 100 Ом необхідний струм I3 становив би 6 мА. Однак у цьому ланцюзі струм через R3 і Q3 також обмежений R2: струм 6 мА призведе до падіння напруги на 19,8 В над R2, що неможливо при напрузі 15 В.
Найбільший можливий перепад напруги над R2 відбувається при насиченні Q2 і становить близько 14 В, що призводить до максимально можливого струму близько 14 В / 3,3 кОм = 4,2 мА.

— CL.
джерело

"а це означає, що однакову напругу потрібно опускати над R3", чому однакова напруга повинна падати? це тому, що kirchoff eq?

— користувач16307

btw, але коли R3 занадто малий, то струм може посилитися і створити 0,7 вольт, щоб збалансувати базову напругу випромінювача. я заплутався ..

— користувач16307

1

@jjuserjr Я думаю, що простішим способом грубо перевірити, чи повинен Q3 бути включеним чи ні, було б побачити, що при R3 ~ 0 Q3 матиме аналогічні рівні напруги у своєму випромінювачі та базі, але оскільки це pnp, випромінювач повинен бути на нижчий потенціал, ніж база для його початку вести. Якщо вони мають подібний потенціал, Q3 буде вимкнено.

— user13267

Кінці R3 та основа / випромінювач Q3 безпосередньо з'єднані, тому ці точки завжди мають однакову напругу. Струм через R3 не може бути більшим, оскільки R2 не дозволяє.

— ЗР.

@ user13267 Коли ви писали: "оскільки це pnp, випромінювач повинен мати менший потенціал, ніж база, щоб він почав проводити", я думаю, ви мали на увазі, що випромінювач повинен мати більший потенціал, ніж базовий.

— Діпак

8

PNP-транзистори включаються, коли досить великий. Якщо ви зробите занадто малим, напруги через EB-перехід транзистора недостатньо для його включення. $V_{EB}$ $R_3$

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

V_{E B} \approx \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \cdot 15 V \approx \frac{R_{3}}{R_{2}} \cdot 15 V

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

R_{3} << R_{2}

$R_3 << R_2$

R_{3} / R_{2}

$R_3 / R_2$

— Грег д'Еон
джерело

але коли R3 занадто малий, то струм може посилитися і створити 0,7 вольт, щоб збалансувати базову напругу випромінювача. я збентежений.

— користувач16307

1

Ви повинні прочитати en.wikipedia.org/wiki/Voltage_divider, щоб зрозуміти, чому збільшуючий струм не спричинить підвищену напругу.

— Грег д'Еон

Ні, я мав на увазі, що в основному транзистор ПНП повинен регулювати падіння напруги по ньому правильно? так що коли-небудь опір, він повинен його регулювати. Чому це не можна регулювати? і якщо він регулює струм R3, той, який він малий, повинен збільшуватися. це те, що я думав.

— користувач16307

Ми говоримо тут про струм через резистор (тобто R3), а не через транзистор , останній з яких (струм) відповідає лише за включення транзистора. Якщо R3 занадто низький, то на базі недостатньо напруги для включення транзистора. Струм через транзистор задається R2, а не R3.

1

Щодо відповіді Грега: наближення R3 / (R2 + R3) до R3 / R2 тут не дуже корисне, особливо при проектуванні цього дільника, щоб Q3 насправді перейшов у насичення.

— Фіз

6

Оскільки ви заплутані щодо поведінки Q3 включення щодо R3, розгляньте еквівалентну схему, що складається лише з основного дільника резистора (R3 і R2) та базового випромінювача Q3:

Я змінюю тут R3 з часом від 0 до 1К. Діод BE обертається приблизно в 0,65 В, що відповідає 150 Ом для R3. Це легко перевірити як 15 В * 150 / (3300 + 150) = 0,65 В.

Оскільки струм через увімкнений діод має експоненціальну зміну напруги на ньому (рівняння Шоклі), а оскільки струм тут обмежений R2, напруга BE буде приблизно постійною після включення діода. Як тільки перехід увімкнено, Vbe фактично змінюється логарифмічно з діодним струмом, який має верхню межу (накладену R2) ... що означає не дуже. Зауважимо, що крива V (BE) (червоний слід) має більш різкий виток, ніж струм I (BE) (пурпуровий) ... через логарифмічну залежність, яку він має з діодним струмом.

Перш ніж включити діод, напруга BE є лінійною функцією R3, оскільки це лише стійкий дільник з R2. Крім того, я (R2) не змінюється багато навіть до ввімкнення діода, оскільки точка включення становить лише приблизно R3 = 4,5% від значення R2. Але на окремому сюжеті I (R2) [на нижній панелі] ви бачите, що це "ще більш постійне" повз точку включення діода. Таким чином, це підтверджує звичайне припущення, що Vbe є постійним (і, отже, тут я (R2)), коли перехід BE фактично включений. До цього немає обмежень щодо того, яким він може бути, як бачите; це залежить лише від значення R3 при вимкненому діоді.

— Фіз
джерело

5

Розглянемо напругу на діоді та струм, який тече. Нижче наведені криві для старого германієвого діода (1N34A) та кремнієвого діода (1N914): -

Концентруйтесь на діоді кремнію (1N914). З 0,6 вольт по ньому струм близько 0,6 мА. Тепер зменшіть цю напругу до 0,4 вольт. Струм падає до 10 мкА, а струм - 0,2 вольта, - близько 100 нА.

Тепер базовий випромінювальний перехід у BJT - це діод, зміщений вперед. Вперед зміщення відбувається від напруги, яку ви подаєте на нього, і це зазвичай через резистор зміщення. У вашому ланцюзі R2 і напруга живлення визначають струм, який може спільно надходити в базу і в R3.

Коли R2 подає пристойну кількість струму, більша частина його протікає через з'єднання базового випромінювача, оскільки ви знаходитесь на тій частині діодної кривої, і ця частина діодної кривої має динамічний опір, значно менший, ніж R3. У міру зниження напруги базового випромінювача його динамічний опір стає вище, і R3 починає ставати «стежкою», по якій тече більша частина струму від R2.

Динамічний опір - це невелика зміна прикладеної напруги, поділене на зміну струму. Ви можете подивитися на діодний графік вище та вибрати деякі моменти: -

При 0,60 вольт струм, можливо, 600 мкА
При 0,62 вольт струм становить близько 1000 мкА

Динамічний опір склав би 20mV / 200uA = 100 Ом

При 0,40 вольт струм становить близько 10 мкА
При 0,42 вольт струм становить близько 11 мкА

Динамічний опір склав би 20мВ / 1уА = 20 кОм.

Отже, коли R3 знижується, стає більш домінуючим, що з'єднання базового випромінювача і швидко струм з'єднання падає. Зважаючи на те, що ми можемо наблизити дію транзистора до пристрою з посиленням струму, опускання R3 за межі певної точки означає швидко падаючий струм колектора і, по суті, транзистор вважається відключеним.

— Енді ака
джерело

3

Транзистору потрібно близько 0,7 В для початку проведення. Оскільки ви маєте перевагу від симулятора, експериментуйте з різними значеннями R2 / R3 і дивіться на напругу, розвинену в R3, і на те, чи не вмикається транзистор.

Щодо того, чому це 0,7 В, вам потрібна фізика напівпровідників!

— Neil_UK
джерело

Я думав, що я можу зрозуміти, як не можна, використовуючи аристоталійську логіку. "якщо це перевищує це вмикається" .. так далі

— user16307

2

Ну, я думаю, що всі складні відповіді дано, але за два мої центи: все, що не перевищує 150 Ом, "укорочує" базу на перехід випромінювача

— bomber8013
джерело