Bagaimana cara mengisi transistor NPN?

45

Saya mengerti bahwa dalam "mode saturasi", fungsi BJT sebagai saklar sederhana. Saya telah menggunakan ini sebelum mengendarai LED, tetapi saya tidak yakin saya mengerti dengan jelas bagaimana saya membuat transistor menjadi seperti itu.

Apakah BJT menjadi jenuh dengan menaikkan Vbe di atas ambang batas tertentu? Saya ragu ini, karena BJT, seperti yang saya pahami, dikendalikan saat ini, tidak dikontrol tegangan.

Apakah BJT menjadi jenuh dengan membiarkan Ib melampaui batas tertentu? Jika demikian, apakah ambang ini tergantung pada "beban" yang terhubung ke kolektor? Apakah transistor jenuh hanya karena Ib cukup tinggi sehingga beta dari transistor tidak lagi menjadi faktor pembatas dalam Ic?

transistors bjt saturation

— Menandai
sumber

kemungkinan duplikat dari Bagaimana transistor BJT bekerja dalam keadaan jenuh?

— Leon Heller

Pertanyaan itu adalah, "bagaimana cara kerjanya ketika sudah jenuh?", Pertanyaan saya adalah, "bagaimana saya membuatnya jenuh?"

— Tandai

Itu dijawab di sana.

— Leon Heller

1

Ini dijelaskan oleh model transistor Ebers-Moll: ecee.colorado.edu/~bart/book/book/chapter5/ch5_3.htm

— Leon Heller

8

Itu tidak terlalu membantu. Saya bisa menjadi ahli dalam teori transistor, tetapi kemudian saya tidak perlu bertanya di sini ...

— Mark

12

Dorong arus yang cukup ke dasar sehingga persimpangan basis-kolektor menjadi bias ke depan. Berapa banyak arus akan tergantung pada jenis transistor. 'saturasi' berkaitan dengan berapa banyak pembawa muatan di daerah pangkalan yang dapat masuk ke wilayah kolektor. Beberapa akan datang dari terminal pangkalan, tetapi lebih banyak lagi akan datang ke daerah pangkalan dari daerah emitor. Melampaui jumlah arus basis tertentu, tidak akan ada peningkatan pada operator muatan yang tersedia yang dapat melintasi persimpangan BC.

— JustJeff
sumber

1

Karena saturasi adalah faktor pembatas kecepatan dengan BJT: Apakah biasing maju cukup untuk berdampak negatif pada waktu mematikan atau haruskah kita mendekati $ V_Rm {CEsat} $ untuk masalah ini?

— jpc

66

Transistor menjadi saturasi ketika basis-emitor dan basis-kolektor persimpangan maju bias, pada dasarnya. Jadi jika tegangan kolektor turun di bawah tegangan basis, dan tegangan emitor di bawah tegangan basis, maka transistor berada dalam saturasi.

Pertimbangkan rangkaian Penguat Emitor Umum ini. Jika arus kolektor cukup tinggi, maka jatuh tegangan pada resistor akan cukup besar untuk menurunkan tegangan kolektor di bawah tegangan basis. Tetapi perhatikan bahwa tegangan kolektor tidak bisa terlalu rendah, karena persimpangan basis-kolektor kemudian akan menjadi seperti dioda bias-maju! Jadi, Anda akan memiliki drop tegangan di persimpangan basis-kolektor tetapi itu tidak akan menjadi 0.7V biasa, itu akan lebih seperti 0.4V.

Penguat Emitor Umum

Bagaimana Anda membuatnya keluar dari kejenuhan? Anda bisa mengurangi jumlah dasar berkendara ke transistor (baik mengurangi tegangan atau mengurangi arus ), yang kemudian akan mengurangi arus kolektor, yang berarti penurunan tegangan pada resistor kolektor akan berkurang juga. Ini harus meningkatkan tegangan pada kolektor dan bertindak untuk membawa transistor keluar dari saturasi. Dalam kasus "ekstrem", inilah yang dilakukan ketika Anda mematikan transistor. Drive dasar dilepas sepenuhnya. adalah nol dan begitu juga . Karena itu, $V_{be}$ $I_b$ $V_{be}$ $I_b$ $I_c$ adalah nol juga, dan kolektor resistor seperti pull-up, membawa tegangan kolektor hingga . $V_{CC}$

Komentar tindak lanjut atas pernyataan Anda

Apakah BJT menjadi jenuh dengan menaikkan Vbe di atas ambang batas tertentu? Saya ragu ini, karena BJT, seperti yang saya pahami, dikendalikan saat ini, tidak dikontrol tegangan.

Ada beberapa cara berbeda untuk menggambarkan operasi transistor. Salah satunya adalah untuk menggambarkan hubungan antara arus di terminal yang berbeda:

{saya}_{c} = β {saya}_{b}

$I_c = \beta I_b$

{saya}_{c} = α {saya}_{e}

$I_c = \alpha I_e$

{saya}_{e} = {saya}_{b} + {saya}_{c}

$I_e = I_b + I_c$

dll. Melihatnya dengan cara ini, Anda dapat mengatakan bahwa arus kolektor dikendalikan oleh arus basis .

Cara lain untuk melihatnya adalah menggambarkan hubungan antara tegangan basis-emitor dan arus kolektor, yaitu

{saya}_{c} = {saya}_{s} e^{\frac{V_{b e}}{V_{T}}}

$I_c = I_s e^{\frac{V_{be}} {V_T}}$

Melihatnya dengan cara ini, arus kolektor dikendalikan oleh tegangan basis .

Ini jelas membingungkan. Itu membingungkan saya untuk waktu yang lama. Yang benar adalah bahwa Anda tidak dapat benar-benar memisahkan tegangan basis-emitor dari arus basis, karena keduanya saling terkait. Jadi kedua pandangan itu benar. Ketika mencoba memahami rangkaian atau konfigurasi transistor tertentu, saya merasa biasanya yang terbaik adalah hanya memilih model mana yang membuatnya paling mudah untuk dianalisis.

Sunting:

Apakah BJT menjadi jenuh dengan membiarkan Ib melampaui batas tertentu? Jika demikian, apakah ambang ini tergantung pada "beban" yang terhubung ke kolektor? Apakah transistor jenuh hanya karena Ib cukup tinggi sehingga beta dari transistor tidak lagi menjadi faktor pembatas dalam Ic?

Bagian yang berani pada dasarnya tepat. Tapi ambang batas tidak intrinsik untuk transistor tertentu. Ini akan tergantung tidak hanya pada transistor itu sendiri tetapi pada konfigurasi: , , , dll $I_b$ $V_{CC}$ $R_C$ $R_E$

— Adam P
sumber

1

Ditulis dengan sangat cemerlang, terima kasih banyak.

— Tandai

Lihat lagi: Ada tegangan Vce minimum (yang biasanya diberikan dalam lembar data) di bawah ini yang meningkatkan arus basis / tegangan tidak akan menghasilkan penurunan Vce lebih lanjut. Pada saat arus / tegangan dasar akan tercapai tergantung pada kondisi beban.

— mazurnifikasi

3

Jawaban sempurna untuk pertanyaan ini. Terkait: Dengan dioda Schottky yang sejajar dengan dioda BC, tegangan pada kolektor tidak akan turun> 0,4 V di bawah pangkalan, tetapi hanya sekitar. 0,3 V di bawah dasar, yang merupakan tegangan maju dioda Schottky. Dengan demikian, dioda akan membuat bentuk transistor menjadi sangat jenuh dan peristiwa mematikan akan dibiarkan terjadi lebih cepat. Ini adalah teori mengapa benda bekerja seperti yang dijelaskan dalam jawaban ini: electronics.stackexchange.com/questions/15056/…

— zebonaut

Jadi dalam saturasi, arus dibatasi oleh resistor kolektor eksternal, dan di bawah saturasi, arus dibatasi oleh gain dari transistor kali arus basis?

— endolith

1

Kutipan: "Jadi kedua pandangan itu benar". Saya tidak setuju karena - berbicara secara fisik - hanya satu tampilan tunggal yang benar: BJT dikontrol tegangan! Tidak masalah untuk memberikan resp. verifikasi pernyataan ini (tanpa mempelajari fisika pembawa muatan).

— LvW

7

Transistor BJT akan jenuh saat Ic tidak akan mengikuti hubungan linier:

$I_c = HFE * I_b$

Jadi yang harus kita lakukan adalah membatasi Ic dari mencapai nilai ini.

$I_b$ $I_b$ $I_b$ $I_c$ $R_c$

$R_b$ $R_c$ $R_b=5K$

$I_b = (5-0.5)/5K ~= 1mA$

$I_c$ $1mA * 50 = 50mA$ $R_c$ $I_c$

Jika menggunakan transistor sebagai saklar, disarankan untuk menambahkan resistor tambahan (10K) antara alas dan tanah (untuk mencegah peralihan cepat dan kebocoran, asalkan BJT adalah tipe NPN)

— Hooper M
sumber

2

Kejenuhan adalah ketika peningkatan input tidak menghasilkan peningkatan output. Dalam BJT, ini akan terjadi karena output telah mencapai konduksi arus maksimum.

Metode yang saya desain dengan untuk memastikan bahwa switching BJT dalam mode common-emitor dibawa ke saturasi ketika melakukan ...

Temukan dalam lembar data BJT, Ic (maks) dan hFE (min).

Hitung Ib basis arus yang diperlukan sebagai 5 x Ic (maks) / hFE (min)

5 x adalah 'faktor fudge' pribadi, yang memungkinkan arus basis tambahan untuk memastikan BJT didorong sepenuhnya ke saturasi.

Ini mengandaikan kasus sederhana: BJT kecil dalam mode common-emitor yang beralih kecil (katakanlah <2 A) memuat frekuensi rendah (katakanlah <50 kHz) dengan sumber arus basis yang mampu. Kalau tidak, ada kondisi analog lebih lanjut yang harus dipertimbangkan, seperti jika menjenuhkan BJT akan memberikan kinerja switching yang baik atau jika MOSFET / dll. harus digunakan sebagai gantinya. (Namun, itu di luar cakupan jawaban ini.)

— TonyM
sumber

Apakah maksud Anda hFE (min) daripada maks?

— Kevin White

@KevinWhite, ya saya lakukan, atau ya saya harus lakukan - telah memperbaiki ini. Terima kasih banyak dan Selamat Natal :-)

— TonyM

1

Saya tahu ini adalah pertanyaan lama, tetapi banyak orang masih melihatnya.

$i_C/i_B$

$h_{fe}$

$V_{BE}$

— w1res
sumber

Apa gunanya Vbe (saturasi) dalam semua ini? Saya pikir saya mengerti penggunaan VCE (saturasi) meskipun

— quantum231

1

$V_{CEsat}$

$\beta$ $V_{CEsat}$ $I_{C}$

Beta 0,1 jarang berguna atau dapat diterima, tetapi dalam hal ini beta.

$R_{DSon}$

— Russell McMahon
sumber

1

Ada dua cara membawa transistor dalam mode saturasi:

1) Penggunaan resistor Rc: kita dapat menghitung arus maks (Ic) dengan mengasumsikan Vce = 0. Ic (maks) = Vcc / Rc

Anda dapat menemukan arus basis yang sesuai (Ib) = Ic / (beta).

Transistor akan berada dalam saturasi jika Anda menerapkan arus basis lebih besar dari arus basis yang dihitung di atas

2) Dengan menggunakan arus saturasi terukur (Lembar Data): Anda dapat menerapkan arus basis yang cenderung menghasilkan arus kolektor yang lebih besar kemudian dinyatakan dalam lembar data

— santosh
sumber

0

$h_{FE}$ $V_{BEsat}$ $V_{CEsat}$ $\beta$

$I_{C} \over h_{FE}$

R_{B} = \frac{(V_{B} - V_{B E})}{{saya}_{B}}

$R_{B} = { (V_{B} - V_{BE}) \over I_{B} }$

$I_{C}$

Hati-hati agar keuntungan ini adalah yang Anda inginkan.

— Daniel Tork
sumber

-4

NPN BJT akan memasuki mode saturasi ketika Vcb akan berada di bawah beberapa nilai. Sedra & Smith menggunakan nilai 0.4V, tetapi ini akan tergantung pada perangkat.

Meskipun saya tidak tahu mengapa Anda ingin menggunakan BJT sebagai saklar. MOSFET lebih cocok untuk tugas ini.

— udushu
sumber

3

Karena saya punya BJT, dan saya tidak punya MOSFET. Saya juga memahami BJT lebih baik daripada saya memahami MOSFET.

— Tandai

4

Tidak, tidak jika tidak ada lebih banyak arus di pangkalan daripada di kolektor dibagi dengan kenaikan saat ini. Dan MOSFET tidak selalu lebih baik

— Martin