Биполярного транзистора характеристики: Основные параметры и характеристики биполярного транзистора.

Содержание

Основные параметры и характеристики биполярного транзистора.

Продолжаем разбирать все, что связано с транзисторами и сегодня у нас на очереди одна из наиболее часто используемых схем включения. А именно схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером (ОЭ). Кроме того, на базе этой схемы мы рассмотрим основные параметры и характеристики биполярного транзистора. Тема важная, так что без лишних слов переходим к делу.

Название этой схемы во многом объясняет ее основную идею. Поскольку схема с общим эмиттером, то, собственно, эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей. Вот как выглядит схема с ОЭ для n-p-n транзистора:

А вот так — для p-n-p:

Давайте снова разбирать все процессы для случая с использованием n-p-n транзистора. Для p-n-p суть остается той же, меняется только полярность.

Входными величинами являются напряжение база-эмиттер (U_{бэ}) и ток базы (I_{б}), а выходными — напряжение коллектор-эмиттер (U_{кэ}) и ток коллектора (I_{к}). Обратите внимание, что в этих схемах у нас отсутствует нагрузка в цепи коллектора, поэтому все характеристики, которые мы далее рассмотрим носят название

статических. Другими словами статические характеристики транзистора — это зависимости между напряжениями и токами на входе и выходе при отсутствии нагрузки.

Характеристики биполярного транзистора.

Выделяют несколько основных характеристик транзистора, которые позволяют понять, как он работает, и как его использовать для решения задач. И первая на очереди — входная характеристика, которая представляет из себя зависимость тока базы от напряжения база-эмиттер при определенном значении напряжения коллектор-эмиттер:

I_{б} = f(U_{бэ}), \medspace при \medspace U_{кэ} = const

В документации на конкретный транзистор обычно указывают семейство входных характеристик (для разных значений U_{кэ}):

Входная характеристика, в целом, очень похожа на прямую ветвь ВАХ диода. При U_{кэ} = 0 характеристика соответствует зависимости тока от напряжения для двух p-n переходов включенных параллельно (и смещенных в прямом направлении). При увеличении U_{кэ} ветвь будет смещаться вправо.

Переходим ко второй крайне важной характеристике биполярного транзистора — выходной. Выходная характеристика — это зависимость тока коллектора от напряжения коллектор-эмиттер при постоянном токе базы.

I_{к} = f(U_{кэ}), \medspace при \medspace I_{б} = const

Для нее также указывается семейство характеристик для разных значений тока базы:

Видим, что при небольших значениях U_{кэ} коллекторный ток увеличивается очень быстро, а при дальнейшем увеличении напряжения — изменение тока очень мало и фактически не зависит от U_{кэ} (зато пропорционально току базы). Эти участки соответствуют разным режимам работы транзистора.

Для наглядности можно изобразить эти режимы на семействе выходных характеристик:

Участок 1 соответствует активному режиму работы транзистора, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. Как вы помните, в данном режиме незначительный ток базы управляет током коллектора, имеющим бОльшую величину.

Для управления током базы мы увеличиваем напряжение U_{бэ}, что в соответствии со входными характеристиками приводит к увеличению тока базы. А это уже в соответствии с выходной характеристикой в активном режиме приводит к росту тока коллектора. Все взаимосвязано.

Небольшое дополнение. На этом участке выходной характеристики ток коллектора все-таки незначительно зависит от напряжения U_{кэ} (возрастает с увеличением напряжения). Это связано с процессами, протекающими в биполярном транзисторе. А именно — при росте напряжения на коллекторном переходе его область расширяется, а соответственно, толщина слоя базы уменьшается. Чем меньше толщина базы, тем меньше вероятность рекомбинации носителей в ней. А это, в свою очередь, приводит к тому, что коэффициент передачи тока \beta несколько увеличивается. Это и приводит к увеличению тока коллектора, ведь:

Двигаемся дальше 👍

На участке 2 транзистор находится в режиме насыщения. При уменьшении U_{кэ} уменьшается и напряжение на коллекторном переходе U_{кб}. И при определенном значении U_{кэ} = U_{кэ \medspace нас} напряжение на коллекторном переходе меняет знак и переход оказывается смещенным в прямом направлении. То есть в активном режиме у нас была такая картина — эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. В режиме же насыщения оба перехода смещены в прямом направлении.

В этом режиме основные носители заряда начинают двигаться из коллектора в базу — навстречу носителям заряда, которые двигаются из эмиттера в коллектор. Поэтому при дальнейшем уменьшении U_{кэ} ток коллектора уменьшается. Кроме того, в режиме насыщения транзистор теряет свои усилительные свойства, поскольку ток коллектора перестает зависеть от тока базы.

Режим насыщения часто используется в схемах ключей на транзисторе. В одной из следующих статей мы как раз займемся практическими расчетами реальных схем и там используем рассмотренные сегодня характеристики биполярного транзистора.

И, наконец, область 3, лежащая ниже кривой, соответствующей I_{б} = 0. Оба перехода смещены в обратном направлении, протекание тока через транзистор прекращается. Это так называемый режим отсечки.

Все параметры транзисторов довольно-таки сильно зависят как друг от друга, так и от температуры, поэтому в документации приводятся характеристики для разных значений. Вот, например, зависимость коэффициента усиления по току (в зарубежной документации обозначается как h_{FE}) от тока коллектора для биполярного транзистора BC847:

Как видите, коэффициент усиления не просто зависит от тока коллектора, но и от температуры окружающей среды. Разным значениям температуры соответствуют разные кривые.

Основные параметры биполярных транзисторов.

Пробежимся по параметрам биполярных транзисторов и обозначим, какие предельные значения они могут принимать.

I_{КБО} (I_{CBO}) — обратный ток коллектора — ток через коллекторный переход при определенном обратном напряжении на переходе коллектор-база и разомкнутой цепи эмиттера.
I_{ЭБО} (I_{EBO}) — обратный ток эмиттера — ток через эмиттерный переход при определенном обратном напряжении на переходе эмиттер-база и разомкнутом выводе коллектора.
I_{КЭО} (I_{CEO}) — аналогично, обратный ток коллектор-эмиттер — ток в цепи коллектор-эмиттер при определенном обратном напряжении коллектор-эмиттер и разомкнутом выводе базы.
U_{БЭ} (V_{BE}) —
напряжение на переходе база-эмиттер
при определенном напряжении коллектор-эмиттер и токе коллектора.
U_{КБ \medspace проб} (V_{(BR) CBO}) — напряжение пробоя перехода коллектор-база при определенном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера. Например, для все того же BC847:
U_{ЭБ \medspace проб} (V_{(BR) EBO}) — напряжение пробоя эмиттер-база при определенном обратном токе эмиттера и разомкнутой цепи коллектора.
U_{КЭ \medspace проб} (V_{(BR) CES}) — напряжение пробоя коллектор-эмиттер при определенном прямом токе коллектора и разомкнутой цепи базы.
Напряжения насыщения коллектор-эмиттер и база-эмиттер — U_{КЭ \medspace нас} (V_{CEsat}) и U_{БЭ \medspace нас} (V_{BEsat}).
Конечно же, важнейший параметр — статический коэффициент передачи по току для схемы с общим эмиттером — h_{21э} (h_{FE}). Для этого параметра обычно приводится диапазон возможных значений, то есть минимальное и максимальное значения.
f_{гр} (f_{T}) — граничная частота коэффициента передачи тока транзистора для схемы с общим эмиттером. При использовании сигнала более высокой частоты транзистор не может быть использован в качестве усилительного элемента.
И еще один параметр, который следует отнести к важнейшим — I_{К} (I_{C}) —
максимально допустимый постоянный ток коллектора
.

На этом и заканчиваем нашу сегодняшнюю статью, всем спасибо за внимание, подписывайтесь на обновления и не пропустите новые статьи.

Вольтамперные характеристики биполярных транзисторов. — Информатика, информационные технологии

Семейство ВАХ ОБ

Индексация напряжений, подаваемых на вход и выход БТ, двойная. Первая буква — первая буква названия входного или выходного выводов, вторая – общего вывода. Знак напряжения определяется относительно общего вывода – нулевого. Далее будут рассматриваться маломощные германиевый и кремниевый p- n- p транзисторы.

Входные ВАХ

Семейства ВАХ БТ ОБ составляют входные ВАХ и выходные ВАХ . Входное напряжение (прямое смещение ЭП) подаётся на эмиттерный переход (ЭП). Величина его максимального входного напряжения не должна превышать 0,6 В. При , т.е. при закороченных выводах коллектора и базы, ток эмиттера разделяется на ток коллектора Ik0 и ток базы Ib , которые воссоединяются в выводе коллектора. Входной ток — ток эмиттера — это ток прямо смещенного ЭП.

Рис.3. Распределение токов в КС БТ

На рис.4 справа изображена нулевая входная ВАХ ( ) БТ ОБ. В этой схеме коллектор закорочен с базой. Практически она является прямой ветвью ВАХ диода. При подаче на коллектор напряжения входные ВАХ смещаются влево (рис.4). Величина смещения для , больше, чем для и более. Для ток эмиттера при на первый вольт возрастает больше, чем на любой последующий.

Рис.4. Семейство входных ВАХ БТ ОБ

Эта разница объясняется разными по величине изменениями градиента концентрации дырок на левой границе базы, первого и любого последующего токов. Эмиттерный ток через базу — диффузионный. Его величина пропорциональна градиенту концентрации ННЗ базы .

С увеличением обратного смещения коллекторного перехода (КП) толщина ОПЗ увеличивается в базу. Действующей толщиной W базы называется расстояние между границами базы, зависящее от напряжения на коллекторе. Зависимость действующей толщины базы от напряжения на КП называется эффектом модуляции толщины базы или эффектом Эрли. Очевидно, что . Из лианеризированных графиков производных (распределения концентраций ННЗ) для трех этих значений напряжений следует, что при подаче первого вольта величина градиента концентрации ННЗ возрастает и за счет увеличения числителя, и за счет уменьшения знаменателя дроби (эффект Эрли). При подаче следующего Вольта дробь уменьшается только за счет эффекта Эрли. Поэтому в первом случае ток эмиттера возрастет больше, чем во втором.

Выходные ВАХ

В соответствии с уравнением (3) ток коллектора при фиксированном токе эмиттера не должен зависеть от напряжения на коллекторе. Но при этом не учитываются эффект Эрли и скачок перепада концентрации ННЗ при подаче выходного напряжения. Ток Ik, аналогично Iэ, диффузионный дырочный, но на правой границе базы. При повторении рассуждений, выполненных при анализе особенностей входных ВАХ применительно к правой границе базы, можно прийти к следующим выводам.

Рис.5. Выходные ВАХ транзистора ОБ

На начальном участке ВАХ от нуля до одного вольта должен существовать слабо возрастающий участок. На остальной части ВАХ, где сказывается только эффект Эрли, ток практически постоянен (рис.5).

Параметры статических ВАХ

У четырехполюсника, работающего в режиме переменного сигнала, стандартными являются четыре параметра: входные и выходные сопротивления, коэффициенты передачи тока и напряжения. Из семейства входных ВАХ для транзистора с ОБ можно определить только два параметра:

(4), (5)

где входное сопротивление БТ ОБ, коэффициент обратной передачи напряжения.

Семейства ВАХ ОЭ

Семейства ВАХ БТ ОЭ составляют входные и выходные ВАХ. Входное напряжение подаётся на вывод базы ЭП. Выходное – на вывод коллектора. Очевидно, что знаки входного и выходного напряжений схемы ОЭ одинаковы (рис.6). В схеме с ОБ они различны.

Рис.6. Условная структурная схема БТ ОЭ

Входные ВАХ

Для входной ВАХ при нулевом входном напряжении оба перехода – в прямом смещении, транзистор – в режиме насыщения (рис. 6). Ток базы — сумма двух рекомбинационных токов, инжектированных из ЭП и КП:

, (6)

(7)

Рис.7. Схема транзистора ОЭ при

Для одновольтовой ВАХ реализуется активный режим БТ, и ток базы является разностью рекомбинационного тока и обратного тока КП (рис.7):

. (8)

Так как , током можно пренебречь. Из сравнения выражений (7) и (8) следует, что ток одновольтовой характеристики будет меньше, чем нулевой ВАХ. Ведь сумма двух рекомбинационных токов в режиме насыщения много больше единственного тока рекомбинации в активном режиме. Качественно оценим разницу компонент этих токов.

Ток рекомбинации образуется за счёт тех НЗ, которые рекомбинируют с электронами, сгенерированными в базе. Вероятность акта рекомбинации тем выше, чем меньше скорость относительно движения электронов и дырок вблизи ненасыщенной парно-электронной связи.

Скорость диффузионного движения пропорциональна градиенту концентрации ННЗ. На рис.8 приведена разница профилей концентраций ННЗ базы в режимах насыщения (верхняя кривая) и активном — (нижняя).

Рис.8. Распределение концентрации ННЗ в базе для режима насыщения (верхняя кривая) и активного (нижняя кривая)

В режиме насыщения (верхняя кривая) в середине базы градиент концентрации ННЗ близок к нулю, а вероятность акта и величина тока рекомбинации максимальны. Поэтому при Uкэ = -1 В единственный ток рекомбинации будет значительно меньше тока БТ ОЭ в режиме насыщения. На рис. 9 приведено семейство входных ВАХ БТ ОЭ.

Рис.9. Входные ВАХ транзистора ОЭ

Качественно каждая из не нулевых ВАХ повторяет ВАХ прямо смещенного диода. При увеличении коллекторного напряжения ток базы незначительно уменьшается только за счет уменьшения вероятности акта рекомбинации в базе.

На рис. 10 приведена схема для измерения статических входных и выходных ВАХ БТ ОЭ и ОБ.

Рис.10. Схема измерения ВАХ БТ ОЭ

Входной ток маломощных транзисторов измеряется микроамперметром, выходной — миллиамперметром. Входное напряжение БТ измеряется милливольтметром, выходное — вольтметром.

(9)

Семейство выходных ВАХ

Из схемы7следует, чтопри фиксированной величине входного тока базы иUкэ = 0величина тока коллектораIк являетсяразностьюдвух инжекционных токов, обусловленных потоками дырокиз эмиттера к выводу коллектора и из коллектора к выводу эмиттера. Очевидно, что

(10)

При нулевом инжекционные токи обоих переходов приближенно компенсируются. Ток инжекции прямо смещённого перехода экспоненциально зависит от напряжения смещения. При подаче малого коллекторного напряжения инжекционный ток КП будет резко уменьшаться т.к.

. (11)

В соответствии с (9)при уменьшении модуля прямого смещенияколлекторного перехода ток коллектора будет резко возрастать до момента выравнивания модулей входного и выходного напряжений.При равенстве этих модулей транзистор переходит в активный режим.При| | ,большем |Uбэ|, (см.11)и дальнейшем увеличениимодуля коллекторного напряжения ток коллектора будет слабо возрастать за счет эффекта Эрли.При этом будет уменьшаться ток.Для поддержания его постоянным приходится увеличивать ток инжекции эмиттерного перехода, а значит, и ток коллектора. Поэтому ВАХ БТ ОЭ имеет, в отличие от схемы с ОБ, четко выраженный наклон (рис.11).

Рис.11. Семейство выходных ВАХ транзистора ОЭ

Для получения выражения основного уравнения для схемы с ОЭ, связывающего величины выходного и входного токов БТ с общим эмиттером, из системы уравнений: основное уравнение БТ ОБ (3) и основного уравнения Кирхгофа для БТ исключается ток эмиттера и соответствующей заменой получается требуемое выражение:

, (12)

где , (13)

называется сквозным током транзистора.

В пренебрежении им, можно считать, что

. (14)

УКАЗАНИЯ

по измерению характеристик биполярных транзисторов с помощью автоматизированной установки

Установка подключается к ПК через LPT порт.

Рис.12 Структурная схема установки

МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Для проведения измерений следует: включить установку с помощью выключателя на боковой стенке прибора, должен загореться зелёный индикатор «сеть» на передней панели установки.

Запустить программу для снятия ВАХ биполярных структур. Появится главное окно программы, панель инструментов которой изображена на рис.13

Рис.13 Панель инструментов программы

В окне программы появится окно базы данных, в которой заложены примеры уже снятых измерений. Их можно просмотреть, нажав кнопку просмотр в верхнем левом углу данного окна (рис.13).

Рис.14 Окно базы данных

Сведения об образцах можно посмотреть в пункте «параметры» меню настроек. В качестве образцов используются транзисторы следующих марок: КТ306А, МП37А, КТ940А, КТ315Г.

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерение выходных характеристик образца

1. Включить установку с помощью выключателя на боковой стенке прибора, должен загореться зелёный индикатор «Сеть» на передней панели установки. Запустить программу с помощью ярлыка «Биполярные» на рабочем столе ПК.

Примечание. Визуальная информация по пп. 3 – 10 приведена на рис.15.

2. В главном меню в графе «Измерения» (рис.15) выбрать пункт «Осциллограф». Появится окно «Осциллограф», в котором будут отображаться характеристики. В этом окне слева на индикаторе расположена температурная шкала.

Выбрать номер образца в окне осциллографа в выпадающем списке «Образец», находящимся под индикатором. Номерам 1 – 4 соответствуют образцы БТ КТ306А, МП37А, КТ940А и КТ315Г. Аналогичным образом при помощи выпадающего списка «Схема» выбрать схему измерений для снятия выходных ВАХ.

Ввести в графе «Напряжение коллектор-эмиттер» нужное напряжение (по указанию преподавателя). В выпадающем списке «Предел измерений тока коллектора» установить нужный предел (рекомендуется 50 мА). При зашкаливании за него загорится красный индикатор рядом со списком пределов. В графе «Ток базы» с помощью ползунка установить (по указанию преподавателя) необходимую величину тока. Установить флажок «обновлять». С этого момента начинается снятие характеристик и отображение их на индикаторе осциллографа.

3. Для сохранения результатов нажать флажок «Сохранить серию». При этом появляется окно «Сохранить», где надо присвоить имя данному сохранению (по умолчанию «Измерение1»). Для сохранения нажать «ОК». После этого на месте кнопки «Сохранить серию» появятся 2 кнопки «+» и «||». «+» служит для добавления очередной серии, а «||» для завершения записи. Эти результаты сохраняются в базе данных, где их потом можно просмотреть.

Масштаб при появлении характеристики выставляется автоматически. Для его редактирования нажать кнопку «Настройки графика» на панели инструментов осциллографа (рис.16), в окне редактора графика выбрать вкладку «Axis» и нажать кнопку «Scale». Кнопки «авто» и «уменьшить» в окне осциллографа также позволяют изменять масштаб выводимого графика (рис 15).Повторить измерения, изменив ток базы, и сохранив в эту же серию.

Проделать данные измерения при повышенной температуре. Для этого в главном окне программы в меню настроек выбрать пункт «Термостат» и выставить начальное и конечное значения температуры и шаг ее изменения. Поставить флажок «Термостат» в окне осциллографа, находящийся около флажка «Обновлять» (рис.15). При этом на измерительном блоке загорится красный индикатор «Термостат». Проделать эти же измерения на другом образце, изменив при необходимости значения напряжения коллектор-эмиттер.

4. Выбрать пункт меню измерений «База данных» или просто войти в окно базы данных (в этом окне появятся даты ранее проведённых и сохранённых измерений). Для просмотра снятой характеристики нужно выбрать дату нужного измерения и нажать на «+». Появятся список БТ, из которого нужно выбрать нужный образец, и нажать на символ «+» нужного образца. При этом появится список измерений, проделанных с данным БТ. Следует выбрать нужное измерение и нажать кнопку «Просмотр» в верхнем левом углу окна «база данных» (рис.14).

5. Существует возможность просмотра зависимости напряжения и тока от времени, для чего нужно щёлкнуть правой кнопкой мышки в окне осциллографа и выбрать соответствующий пункт контекстного меню. Существует также возможность просмотра зависимости в табличной форме, для чего нужно нажать правую кнопку мыши на графике и выбрать пункт контекстного меню «Таблица». Табличные значения можно либо сохранить в файл, либо скопировать в буфер обмена, воспользовавшись контекстным меню.

При необходимости следует установить флажок «Все», чтобы посмотреть всё семейство характеристик.

В случае необходимости можно применить сглаживание. Для редактирования графиков нужно открыть вкладку «Series» в окне «Editing Chart». Для этого нужно нажать кнопку «Настройки графика» на панели инструментов. На экране появится окно «Series». В этом окне из выпадающего списка меню выбрать серию экспериментов, которую нужно отредактировать.

Примечание. Визуальная информация по пп. 3 – 10 – на рис.15.

Снятие входных характеристик БТ

Включить установку с помощью выключателя на боковой стенке прибора. При этом загорится зелёный индикатор «Сеть» на передней панели ОС ПК.

Запустить программу с помощью ярлыка «Биполярные» на рабочем столе ОС ПК.

Примечание. Визуальная информация по пп. 3 – 10 дана на рис.15.

6. В главном меню в графе «Измерения» выбрать пункт «Осциллограф». В этом окне отображаются характеристики. Там же слева на индикаторе расположена шкала температур.

7. Выбрать номер образца в окне осциллографа в выпадающем списке «Образец», находящимся под индикатором. Под номерами 1 – 4 представлены образцы БТ КТ306А, МП37А, КТ940А и КТ315Г соответственно. Аналогичным образом при помощи выпадающего списка «Схе-ма» выбрать схему измерений для снятия входных характеристик.

Ввести в графе «Напряжение коллектор-эмиттер» нужное напряжение (по указанию преподавателя). Установить флажок «Обновлять». С этого момента начинается снятие характеристик и отображение их на индикаторе осциллографа.

8. Для сохранения результатов нажать флажок «Сохранить серию». При этом появляется окно «Сохранить», где надо присвоить имя данному сохранению (по умолчанию «Измерение1»). Для сохранения нажать «ОК». После этого на месте кнопки «Сохранить серию» появятся 2 кнопки: «+» и «||». «+» служит для добавления очередной серии, а «||» — для завершения записи. Эти результаты сохраняются в базе данных. Потом их можно просмотреть.

Рис.15. Окно осциллографа в режиме снятия выходных ВАХ БТ

9. Масштаб при появлении характеристики выставляется автоматически. Для его редактирования нажать кнопку «Настройки графика» на панели инструментов осциллографа (рис.17), в окне редактора графика выбрать вкладку «Axis» и нажать кнопку «Scale». Кнопки «Авто» и «Уменьшить» в окне осциллографа позволяют изменять масштаб выводимого графика (рис 16).

10. Повторить измерения, изменив ток базы и сохранить в эту же серию.

11. Проделать эти измерения при повышенной температуре. Для этого в главном окне программы в меню настроек выбрать пункт «Термостат» и выставить начальное и конечное значения температуры, шаг ее изменения. Поставить флажок «Термостат» в окне осциллографа, находящийся около флажка «Обновлять».

12. Проделать эти же измерения на другом образце, изменив при необходимости значения напряжения коллектор-эмиттер.

13. Выбрать пункт меню измерений «База данных» или просто войти в окно базы данных. В этом окне появятся даты ранее проведённых и сохранённых измерений.

14. Для просмотра снятой характеристики нужно выбрать дату нужного измерения и нажать на «+». Появится список БТ, из которого нужно выбрать нужный образец и нажать на символ «+» нужного нам образца. При этом появится список измерений, проделанных с данным БТ. Выбрать нужное измерение и нажать кнопку «Просмотр» в верхнем левом углу окна «База данных» (рис.14).

15. Перейти в режим просмотра измерений. При необходимости установить флажок «Все», чтобы посмотреть всё семейство характеристик.

16 Применить сглаживание, если необходимо.

17. Для редактирования графиков нужно открыть вкладку «Series» в окне «Editing Chart». Для этого нужно нажать кнопку «Настройки графика» на панели инструментов. На экране появится окно «Series». В этом окне из выпадающего списка меню выбрать серию экспериментов, которую нужно отредактировать.

Примечание: если для измерений при повышенной температуре нужно, чтобы температура держалась постоянная, нужно в настройках термостата начальную и конечную температуру задать одинаковыми, а шаг нулевым.

Рис.16 Окно настроек параметров графика

Рис.17 Панель инструментов осциллографа

Задание на экспериментальную часть

Измерить на АРМ семейство из двух выходных ВАХ ОЭ для заданных значений входного тока Iб и выходного напряжения | | .

Измерить на АРМ семейство входных ВАХ ОЭ для нулевого и двух заданных преподавателем входных напряжений | |.

Измерить на АРМ семейство из двух выходных ВАХ ОБ для заданных преподавателем значений входного тока I э.

Измерить на АРМ семейство из нулевого и двух входных напряжений ВАХ ОБ заданных входных напряжений | |.

Сравнение ВАХ БТ ОЭ, измеренных на АРМ и стенде

Цель работы-изучения: устройства маломощных БТ; взаимосвязь ВАХ и параметров БТ в схемах ОЭ и ОБ; взаимосвязь ВАХ БТ ОЭ, измеренных вручную и на АРМ.

Выполнение измерений, их анализ

1. На стенде ЭС-4 собрать схему для измерения выходных ВАХ БТ ОЭ. Подсоединить к разъему стенда ЭС-4 транзистор, однотипный с используемым на АРМ. С помощью шунтирующего резистора, подключаемого к гнездам Г2, Г7 , скомпоновать схему, приведенную на рис.10.

2. Задать величину тока базы ВАХ, совпадающую с измеренной на АРМ. Выполнить измерение выходной ВАХ ОЭ для этого тока. Число экспериментальных точек ВАХ — 8-10, в том числе при UВЫХ = -0,25; -0,75; -1В.

3. Выполнить измерения двух входных ВАХ БТ ОЭ.

4. Перекоммутировать схему стенда ЭС-4 для измерения выходной ВАХ БТ ОБ и снять ее для тока эмиттера, равного току Iк БТ ОЭ при Uкэ = 1,5 В.

5. Построить графики входной и выходных ВАХ. Проанализировать степень и причины расхождения формы ВАХ, полученными на стенде и АРМ.

Статьи к прочтению:

Биполярный транзистор. Основные параметры, схемы включения и мн.др.


Похожие статьи:

Схема с общей базой

Как видно из рис.3.4,а для схемы ОБ входным током является ток базы iБ , входным напряжением – напряжение uЭБ , выходным током – ток коллектора iК , а выходное напряжение uКБ .Поскольку напряжение uЭБ отрицательно, то для удобства построения графиков ВАХ его заменяют положительным напряжением uБЭ . На рис. 3.5 показан примерный вид входных ВАХ транзистора с ОБ.

Рис. 3.5

Входные характеристики здесь в значительной степени определяются характеристикой открытого эмиттерного p — n -перехода, поэтому они аналогичны ВАХ диода, смещенного в прямом направлении. Сдвиг характеристик влево при увеличении напряжения uКБ обусловлен так называемым эффектом Эрли (эффектом модуляции толщины базы), заключающимся в том, что при увеличении обратного напряжения uКБ коллекторный переход расширяется, причем в основном за счет базы. При этом толщина базы как бы уменьшается, уменьшается ее сопротивление, что приводит к уменьшению падения напряжения uБЭ при неизменном входном токе.

Модуляция толщины базы проявляется в большей степени при малых выходных напряжениях, и меньше при больших Иногда это явление уже заканчивается при

uКБ > 2 В, и входные ВАХ при больших напряжениях сливаются в один график.

Так же, как у диода, входные ВАХ при заданных постоянных напряжениях позволяют определить статические и дифференциальные (динамические) сопротивления :

,

.

Выходными ВАХ для схемы с ОБ являются зависимости выходного коллекторного тока от напряжения коллектор-база при постоянных токах эмиттера . На рис. 3.6 показаны примерные графики выходных ВАХ.

Рис. 3.6

Из рисунка видно, что ток коллектора становится равным нулю только при uКБuКБ < 0, называются линиями насыщения. Ток коллектора становится равным нулю при uКБ < -0,75 В. При uКБ >0 и токе эмиттера, равном нулю, транзистор находится в режиме отсечки, который характеризуется очень малым выходным током, равным обратному току коллектора IК0 , то есть график ВАХ, соответствующий iЭ = 0, практически сливается с осью напряжений.

При увеличении эмиттерного тока и положительных выходных напряжениях транзистор переходит в активный режим работы.

Ток коллектора связан с током эмиттера соотношением

,

где — статический коэффициент передачи тока эмиттера; он равен отношению тока коллектора к току эмиттера при постоянном напряжении на коллекторе относительно базы; IК0 – обратный ток коллектора.

Отношение малых приращений этих же токов определяет дифференциальный коэффициент передачи эмиттерного тока

.

Наклон выходных характеристик численно определяет дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:

Природа обратного тока коллектора такая же, как и у обратного тока диода, включенного в обратном направлении. Он протекает и тогда, когда ток эмиттера равен нулю.

Учитывая малость величины обратного тока по сравнению с коллекторным током в активном режиме, можно считать, что ток коллектора в активном режиме прямо пропорционален току эмиттера:

.

При значительных эмитерных токах и напряжениях на коллекторном переходе линии ВАХ начинают изгибаться вверх из-за намечающегося пробоя коллекторного перехода.

Так как обратный ток коллектора возрастает при увеличении температуры , то и графики выходных ВАХ при увеличении температуры смещаются вверх.

В активном режиме выходное напряжение uКБ и мощность , выделяющаяся в виде тепла в коллекторном переходе, могут быть большими. Чтобы транзистор не перегрелся, необходимо выполнение неравенства

,

где PK, max — максимально допустимая мощность для данного типа транзистора.

Чтобы правильно выбрать параметры схемы, где будет работать транзистор, на выходных ВАХ строят так называемую линию допустимой мощности, определяемую заданной максимально допустимой мощностью. Уравнение этой линии

.

На рис. 3.6 эта линия показана пунктиром. Мгновенные значения выходных тока и напряжения не должны выходить за пределы линии максимально допустимой мощности. Область допустимой работы ограничивается также значениями максимально допустимых выходного тока и выходного напряжения IК, max и UKБ, max .

Транзистор, включенный по схеме с общей базой, используется в усилителях напряжения и мощности, так как несмотря на то, что выходной ток почти равен входному, выходное напряжение значительно больше входного. Из-за достаточно большого выходного сопротивления транзистор с ОБ используют в источниках стабильного тока.

Спецификации BJT

Номер страницы

ID#
Деталь №

Описание,
Производство,
Веб-сайт

Технические характеристики

Копия

Страницы

Примечания к приложению

Принципиальные схемы

110
TIP110/112

TIP115/117

Дополнительный силовой кремниевый транзистор Дарлингтона
ST Microelectronics
www.ул. ком

6

нет

да

да

115
TIP115/117

См. TIP110/112

Т1271

MJE243/253

Дополнительный кремниевый силовой пластиковый транзистор
На полупроводнике
www.onsemi.com

8

нет

нет

да

243
MJE243/253

Дополнительный кремниевый силовой пластиковый транзистор
Motorola
www.motorola.com

6

 

нет

нет

да

253
MJE253

См. MJE243/253

521
MJE521

Пластиковый кремниевый NPN-транзистор средней мощности
Motorola
www.Motorola.com

4

нет

нет

да

521
MJE521

Кремниевый транзистор NPN
SGS-Thomson Microelectronics
www.st.com

4

нет

нет

2222
2N2222

Высокоскоростной переключатель
SGS-Thomson Microelectronics
www.ул. ком

5

нет

нет

2222
2N2222

Переключающий транзистор NPN
Philips Semiconductors
www.semiconductors.philips.com

8

нет

нет

да

2222
2N2222

Усилитель общего назначения NPN
Fairchild Semiconductor
www.Fairchildsemi.com

7

нет

нет

2222
2N2222

Кремниевый транзистор усилителя NPN
Motorola
www.motorola.com

6

нет

нет

2907
2N2907

Усилитель общего назначения и переключатель
SGS-Thomson Microelectronics
www.ул. ком

5

нет

нет

2907
2N2907

Переключающий транзистор PNP
Philips Semiconductors
www.semiconductors.philips.com

8

нет

нет

да

2907
2N2907

Усилитель общего назначения PNP
Fairchild Semiconductor
www.Fairchildsemi.com

2

нет

нет

2907
2N2907

Кремниевый транзистор усилителя PNP
Motorola
www.motorola.com

6

нет

нет

2955
TIP2955

Дополнительный силовой кремниевый транзистор
Motorola
www.Motorola.com

4

нет

нет

да

3046
СА3046

Массив транзисторов NPN общего назначения
Intersil
www.intersil.com

6

нет

нет

да

3055
TIP3055

См. TIP2955

3904
2N3904

Усилитель общего назначения NPN
Fairchild Semiconductor
www.Fairchildsemi.com

7

нет

нет

да

3904
2N3904

Переключающий транзистор NPN
Philips Semiconductors
www.semiconductors.philips.com

8

нет

нет

3904
2N3904

Малосигнальный NPN-транзистор
SGS-Thomson Microelectronics
www.ул. ком

5

нет

нет

3904
2N3904

Малосигнальный биполярный транзистор (0,6 Вт) (NPN)
ROHM
www.rohm.com

4

нет

нет

3904
2N3904

Переключающий транзистор (NPN)
KEC (Korea Electronics)
www.keccorp.com

4

нет

нет

Т511

3904
Q2N3904

Усилитель общего назначения NPN
Fairchild Semiconductor
www.fairchildsemi.com

7

нет

нет

да

3906
2N3906

Переключающий транзистор PNP
Philips Semiconductors
www.www.philips.com

8

нет

нет

3906
2N3906

Малосигнальный PNP-транзистор
SGS-Thomson Microelectronics
www.st.com

5

нет

нет

3906
2N3906

Транзистор общего назначения PNP
ROHM
www.rohm.com

4

нет

нет

3906
2N3906

Усилитель общего назначения PNP
Fairchild Semiconductor
www.fairchildsemi.com

6

нет

нет

да

3906
2N3906

Переключающий транзистор (PNP)
KEC (Korea Electronics)
www.keccorp.com

4

нет

нет

Т768

3906
Q2N3906

Усилитель общего назначения PNP
Fairchild Semiconductor
www.fairchildsemi.com

6

нет

нет

да

2N2222 Npn Bipolar Junction Transistor (BJT) — техническое описание и распиновка

Биполярный переходной транзистор NPN 2N2222 (BJT) имеет коэффициент усиления от 110 до 800.Это значение имеет важное значение, поскольку оно определяет мощность усиления транзистора. Максимальный ток, который может выдержать вывод коллектора, составляет 800 мА. Если вы хотите сместить транзистор, вы можете подать ток на вывод базы, но он должен быть ограничен 5 мА.

При полном смещении транзистор пропускает ток 800 мА через эмиттер и коллектор. Это известно как область насыщения. 2N2222 — это NPN-транзистор, означающий, что эмиттер и коллектор остаются открытыми, но базовый вывод закрывается, если на него поступают какие-либо сигналы.2N2222 — лучший транзистор для коммутации нагрузок более высоких токов.

2N2222 техпаспорт

Согласно техническому описанию, некоторые из основных характеристик транзистора:

  • Ток базы 5 мА
  • Напряжение базы эмиттера 6 В
  • Коэффициент усиления по постоянному току 100
  • Биполярный сильноточный транзистор NPN
  • Непрерывный ток коллектора 800 мА ключевые области применения транзистора:

    • Двигатели, регулирующие скорость
    • Цепи инвертора и выпрямителя
    • Используется в паре Дарлингтона
    • Используется в коммутационных устройствах

    Распиновка 2N2222

    Транзистор 2N2222 имеет три контакта.Вывод 1 — это эмиттер, через который проходит ток при сливе. Вывод 2 — это базовый вывод, который управляет смещением транзистора. Вывод 3 — это вывод транзистора, через который проходит ток при втекании.

    Посмотрите на схему контактов ниже.

    2N2222 Эквиваленты и сменные детали

    Эквивалентами 2n222 являются ktn2222,bc547, kn2222, pn2222, mps2222, 2n3904 и 2n2907. Bc547 и 2N2222 очень похожи друг на друга. Основная особенность, которая отличает один от другого, заключается в том, что 2N2222 может пропускать ток коллектора до 800 мА, а bc547 — нет.Рассеиваемая мощность 2N2222 составляет 652 мВт и может работать с большими нагрузками, в отличие от bc547.

    4.4: Интерпретация листа данных BJT

    1. Последнее обновление
    2. Сохранить как PDF
    Без заголовков

    Спецификация обычного NPN-транзистора 2N3904 показана на рисунке \(\PageIndex{1}\).{\circ}\)C), максимальный ток коллектора 200 мА и максимальное напряжение коллектор-эмиттер 40 В. Очевидно, что устройство не может выдерживать максимальный ток и напряжение одновременно.

    Рисунок \(\PageIndex{1a}\): техпаспорт 2N3904. Используется с разрешения SCILLC dba ON Semiconductor.

    На рисунке \(\PageIndex{1b}\) мы находим множество характеристик, включая номинальные значения для \(\beta\) (перечислены здесь как \(h_{FE}\)) при различных условиях. При особенно малых или больших токах коллектора \(\beta\) имеет тенденцию к падению.Также обратите внимание на широкую дисперсию 3:1 при 10 мА. Возможно, более показательными являются графики с третьей страницы, рисунок \(\PageIndex{1c}\).

    Рисунок \(\PageIndex{1b}\): техпаспорт 2N3904 (продолжение).

    Самый верхний график показывает изменение \(\beta\) в зависимости от тока коллектора и температуры. Нормализованная \(\бета\) отложена по вертикальной оси. То есть это не ожидаемое значение, а коэффициент, используемый для сравнения \(\бета\) при различных условиях.

    Рисунок \(\PageIndex{1c}\): техпаспорт 2N3904 (продолжение).{\circ}\) C равно 0,7. Следовательно, \(\beta\) в этих условиях будет 0,7/1,0 \(\cdot\) 200 или 140. График также показывает, что, вообще говоря, \(\beta\) имеет тенденцию к увеличению с повышением температуры.

    На среднем графике показано напряжение насыщения коллектор-эмиттер, или \(V_{CE(sat)}\), для различных условий тока. Это важный параметр при работе с транзисторными схемами включения. Мы еще вернемся к этому графику чуть позже в этой главе.

    Технические характеристики

    BJT | Частота среза и емкость BJT

    BJT Технические характеристики:

    Частота среза и емкость BJT : Частота среза устройства – Все транзисторы имеют емкость перехода.Емкости перехода и время прохождения носителей заряда через полупроводниковый материал ограничивают высокочастотные характеристики устройства. Технические характеристики БЮТ …


    Метод измерения мощности в децибелах и единице мощности в половину мощности : Измерение мощности в децибелах и метод единицы измерения в единицу мощности – Коэффициент усиления мощности (Ap) усилителя может быть выражен в виде логарифма отношения выходной мощности (po) к входная мощность (пи). Это показано на рис. 8-4. Таким образом, децибел равен …

    .

    Радиатор в транзисторе : Когда мощность рассеивается в транзисторе, выделяемое тепло должно передаваться от перехода коллектор-база в корпус, а затем в окружающую атмосферу.Когда задействована только очень небольшая мощность, как в транзисторе со слабым сигналом, площадь поверхности корпуса транзистора …


    Высокочастотный анализ BJT : Эффекты связи и шунтирующего конденсатора – Рассмотрим типичный высокочастотный анализ спецификаций BJT на рис. 8-5. Как уже говорилось, коэффициент усиления усилителя по напряжению постоянен в среднем диапазоне частот сигнала и падает в нижней и верхней частях частотного диапазона. Технические характеристики БЮТ …


    Номинальная рассеиваемая мощность в транзисторе : Максимальная рассеиваемая мощность — рассмотрите часть таблицы данных для транзисторов 2N3903 и 2N3904, воспроизведенную на рис.8-24. Общее рассеивание устройства (PD) составляет 625 мВт при максимальной температуре окружающей среды (TA) 25°C. Это означает, что (VCE x IC) не должно превышать 625 …

    .

    Шум цепи транзистора : Нежелательные сигналы на выходе электронной системы называются шумом. Амплитуда шума может быть достаточно большой, чтобы сильно исказить или полностью заглушить полезные сигналы. Следовательно, уровень шума определяет минимальную амплитуду сигнала, с которой можно работать. Шум возникает как атмосферный шум извне …


    Техническое описание транзистора : Чтобы выбрать транзистор для конкретного применения, необходимо ознакомиться с техническим описанием транзистора, предоставленным производителями устройств.Большинство спецификаций начинаются с номера типа устройства в верхней части страницы, описательного названия и списка основных приложений для устройства. Технические характеристики БЮТ …


    Время переключения транзистора : Для времени переключения транзистора скорость переключения устройства может быть важной величиной. Рассмотрим схему на рис. 8-18(а). При подаче базового входного тока транзистор не включается сразу. Как и частотная характеристика, время переключения транзистора зависит от емкости перехода и…


    Транзистор малой мощности (BJT) и диод. Краткое техническое описание.

    (диод, универсальный германиум) или ‘DUS’ (диод, универсальный кремний).
    Это означает, что можно использовать большую группу подобных устройств при условии, что они соответствуют минимальным спецификациям, указанным в таблицах 1a и 1b.

    Подробное техническое описание биполярных транзисторов, выводы с дополнительными парами

    На следующем рисунке показан широкий диапазон биполярных транзисторов и их подробные характеристики. Вы можете узнать об их полярности NPN/PNP, Uceo, Ic, Pmax, hFE, а также об эквивалентных числах или дополнительных парах.

    Биполярные транзисторы работают в четырех различных областях, характеризующихся смещениями BJT-перехода.

    Активный в прямом направлении (или просто активный)

    Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор смещен в обратном направлении. Большинство биполярных транзисторов рассчитаны на максимальный коэффициент усиления по току с общим эмиттером, βF, в прямонаправленном режиме. В таком сценарии ток коллектор-эмиттер примерно пропорционален току базы, но в большинстве случаев больше при небольших изменениях тока базы.

    Обратно-активный (или инверсно-активный, или инвертированный)

    Путем реверсирования коэффициентов смещения прямоактивной области биполярный транзистор переключается в обратно-активную форму.В этой настройке области эмиттера и коллектора меняются местами.

    Из-за того, что многие биполярные транзисторы сконструированы для увеличения усиления по току в прямом режиме, βF в обратном режиме оказывается во много раз меньше (в 2–3 раза для стандартного германиевого транзистора).

    Эта функция транзистора почти никогда не применяется, обычно используется только для отказоустойчивых ситуаций плюс некоторые виды биполярной логики. Напряжение пробоя обратного смещения на базе может быть в этой области на уровень размерности меньше.

    Насыщение

    Имея оба перехода с прямым смещением, биполярный транзистор переходит в режим насыщения и позволяет проводить большой ток через эмиттер к коллектору (или другим путем, когда речь идет о NPN, с отрицательно заряженными носителями, движущимися от эмиттер к коллектору). Этот метод относится к логическому «включению» или выключателю.

    Отсечка

    В отсечке смещение происходит в обратном направлении по отношению к насыщению (оба перехода смещены в обратном направлении).Вряд ли существует какой-либо ток, который сравним с логическим «выключением» или разомкнутым выключателем в этом режиме.

    Биполярный транзистор KSP2222A: техническое описание, схема выводов, альтернатива

    KSP2222A — это биполярный NPN-транзистор.

    KSP2222A представляет собой NPN-транзистор, поэтому коллектор и эмиттер остаются открытыми (смещены в обратном направлении), когда вывод базы удерживается на земле, и закрываются (смещены в прямом направлении), когда на базовый вывод подается сигнал. КСП2222А имеет коэффициент усиления от 100 до 300, это значение определяет усиливающую способность транзистора.Максимальный ток, который может протекать через вывод коллектора, составляет 600 мА, поэтому мы не можем подключать нагрузки, потребляющие более 600 мА, с помощью этого транзистора. Чтобы сместить транзистор, мы должны подать ток на вывод базы, этот ток (IB) должен быть ограничен до 5 мА.

    В этом блоге представлен основной обзор транзистора KSP2222A , включая описания его выводов, функции и характеристики, альтернативные продукты и т. д., чтобы помочь вам быстро понять, что такое KSP2222A .
    Мы будем рады узнать, что этот блог может быть полезен для людей, любящих электронные компоненты.

    Каталог


    KSP2222A Распиновка

    KSP2222A выпускается в пластиковом корпусе ТО-92 . Если смотреть на плоскую сторону с выводами, направленными вниз, три вывода, выходящие из транзистора, слева направо — это выводы эмиттера, базы и коллектора.

    Вот изображение, показывающее схему выводов этого транзистора.

    Номер контакта

    Название контакта

    Описание

    1

    Излучатель

    Утечка тока через эмиттер

    2

    База

    Управляет смещением транзистора

    3

    Коллектор

    Ток протекает через коллектор

    KSP2907A — это дополнительный PNP-транзистор для KSP2222A.


    KSP2222A Особенности

    • Тип — NPN
    • Напряжение коллектор-эмиттер: 40 В
    • Коллектор-База Напряжение: 75 В
    • Напряжение эмиттер-база: 6 В
    • Ток коллектора: 0,6 А
    • Рассеиваемая мощность коллектора: 0,625 Вт
    • Коэффициент усиления постоянного тока (hfe): от 100 до 300
    • Частота перехода: 300 МГц
    • Коэффициент шума: 4 дБ
    • Диапазон рабочих и складских температур перехода: от -55 до +150 °C
    • Пакет: ТО-92
    • Электрически подобен популярному транзистору 2N2222A.

    Преимущество KSP2222A

    KSP2222A NPN-транзистор

    KSP2222A представляет собой NPN-транзистор , поэтому коллектор и эмиттер остаются открытыми (обратное смещение), когда базовый вывод удерживается на земле, и закрытыми (прямое смещение), когда на базовый вывод подается сигнал. KSP2222A  имеет коэффициент усиления от 100 до 300, который определяется усиливающей способностью транзистора. Максимальный ток, который может протекать через вывод коллектора, составляет 600 мА, поэтому с помощью этого транзистора невозможно подключить нагрузку, потребляющую более 600 мА.Этот ток (IB) должен быть ограничен до 5 мА, чтобы смещать транзистор, который мы должны подавать ток на базовый вывод.

    Когда этот транзистор полностью смещен, он может пропускать максимум 600 мА через коллектор и эмиттер. Этот этап называется областью насыщения, и типичное напряжение, допустимое для коллектор-эмиттер (V¬CE) или база-эмиттер (VBE), может составлять 40 В и 600 мВ соответственно. При снятии базового тока транзистор полностью отключается, этот этап называется областью отсечки.


    KSP2222A Pacakge

    • 3-выводной, TO-92, литой, с шагом 0,2 дюйма, форма выводов, патроны, лента и катушка

    • 3-проводной, TO-92, конфигурация с прямым выводом, совместимая с JEDEC TO-92, объемный тип


    Где использовать Транзистор KSP2222A

    Транзистор KSP2222A очень похож на обычно используемый транзистор BC547 NPN . Но есть две важные особенности, которые отличают их обоих.KSP2222A может допускать ток коллектора до 600 мА, а также имеет рассеиваемую мощность 625 мВт, что может использоваться для управления более высокими нагрузками, чем BC547. Он также имеет коллектор-эмиттер с открытым напряжением (VCEo) 40 В.

    Итак, если вы ищете NPN-транзистор, способный переключать нагрузки с большим током, то KSP2222A может быть правильным выбором для вашего проекта.


    Как использовать транзистор KSP2222A

    Транзистор KSP222A является транзистором общего назначения и поэтому подходит для многих применений. IC) Номинальные характеристики и напряжение коллектор-эмиттер (V¬BE).Обычно этот тип транзистора используется либо в качестве переключателя, либо в качестве усилителя.


    Эквивалент KSP2222A

    Эквивалент ИС KSP222A: 2N2222A .

    2N2222A Транзистор


    Версия KSP2222A SMD

    DXT2222A (SOT-89), KTN2222AS (SOT-23), KTN2222AU (SOT-323), DZT2222A (SOT-223), MMST2222A (SOT-323), FJX2222A (SOT-323), FMMT2222A (SOT-23), MMBT100 (SOT-23), MMBT2222AT (SOT-523F), FMMT2222AR (SOT-23), KN2222AS (SOT-23), KST2222A (SOT-23), PMBT2222A (SOT-23) и PMST2222A (SOT-23) — SMD версия транзистора КСП2222А.


    KSP2222A Замена & Эквивалент

    KSP2222A может быть заменен на MPS651G, MPSW01AG, NTE123AP, MPSW01A, MPS2222AG, 2SC1008, BC537, BC538, MPS650, MPS650G, MPS651, PN2222A, 2N4401, P2N2222AG, PN2219A, P2N2222A, KN2222A, KSC1008, KTN2222A, MPS2222A, PN4033 или ZTX450.


    KSP2222A Альтернатива

    • 2N3906, 2SC5200, 2N2369, 2N3055, 2N3904
    • BC547, BC549, BC636, BC639

    Применение KSP2222A

    • NPN-транзистор общего назначения
    • Может использоваться для переключения сильноточных (до 600 мА) нагрузок
    • Его также можно использовать в различных коммутационных приложениях.
    • Регулятор скорости двигателей
    • Инверторы и другие схемы выпрямителей
    • Можно использовать в парах Дарлингтона.

    Компонент Технический паспорт

    KSP2222A Технический паспорт


    Часто задаваемые вопросы

     

    Каково значение коэффициента усиления KSP2222A?

    от 100 до 300

     

    В каком корпусе производится KSP2222A?

    Чемодан ТО-92

     

    Какой ток коллектора у транзистора КСП2222А?

    600 мА

     

    Как обычно используется транзистор КСП222А?

    В качестве переключателя или усилителя

    Биполярный транзистор Применение

    Что такое транзистор?

    Транзистор представляет собой полупроводниковое устройство, используемое для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии.Или Транзистор — это устройство, которое регулирует поток тока или напряжения и действует как переключатель или затвор для электронных сигналов. Транзисторы состоят из трех слоев полупроводникового материала, каждый из которых способен проводить ток.

    Определение транзистора с биполярным переходом

    базовая структура биполярного переходного транзистора (BJT) определяет его рабочие характеристики. В этом разделе вы увидите, как полупроводящие материалы используются для формирования BJT, и вы узнаете стандартные символы BJT.

    BJT состоит из трех областей легированного полупроводника, разделенных двумя переходами PN , которые показаны в плоской эпитаксиальной структуре. Эти три области называются эмиттер, база, и коллектор . Физические представления двух типов BJT показаны на рис. Один тип состоит из двух областей n , разделенных областью p ( npn), , а другой тип состоит из двух областей p , разделенных областью . регион ( ПНП ).Термин биполярный относится к использованию как дырок, так и электронов в качестве носителей тока в структуре транзистора.

    Соединение PN , соединяющее область базы и область эмиттера, называется соединением база-эмиттер . Соединение PN , соединяющее область основания и область коллектора, называется соединением основание-коллектор. Показан вывод провода, который подключается к каждой из трех областей.Эти выводы помечены E, B и C для эмиттера, базы и коллектора соответственно. Базовая область слабо легирована и очень тонкая по сравнению с сильно легированной областью эмиттера и умеренно легированной областью коллектора. (Причина этого обсуждается в следующем разделе). Схематические обозначения биполярных транзисторов NPN и PNP .

                    

    Как работает биполярный транзистор?

    Чтобы BJT правильно работал в качестве усилителя, два перехода PN должны быть правильно смещены внешними напряжениями.В этом разделе мы в основном используем транзистор NPN для иллюстрации. Работа PNP такая же, как и у NPN , за исключением того, что роли электронов и дырок, полярность напряжения смещения и направления тока меняются местами.

    См. также: ОПМ

    Смещение

    Схема смещения для NPN и PNP BJT для работы в качестве усилителя . Обратите внимание, что в обоих случаях переход база-эмиттер (BE) смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор (BC) смещен в обратном направлении.Это состояние называется смещением вперед-назад.

    Операция:

    Чтобы понять, как работает транзистор, давайте рассмотрим, что происходит внутри структуры NPN . Сильно легированная эмиттерная область типа n- имеет очень высокую плотность (свободных) электронов в зоне проводимости. Эти свободные электроны легко диффундируют через прямой BE-переход в слабо легированную и очень тонкую базовую область типа p , как показано широкой стрелкой.База имеет низкую плотность дырок, которые являются основными носителями, как показано белыми кружками.

    Небольшой процент от общего числа свободных электронов, инжектированных в базовую область, рекомбинирует с дырками и перемещается в виде валентных электронов через базовую область в эмиттерную область в виде дырочного тока, обозначенного красными стрелками.

    Когда электроны, рекомбинировавшие с дырками в качестве валентных электронов, покидают кристаллическую структуру базы, они становятся свободными электронами в металлическом свинце базы и производят внешний ток базы.

    Большинство свободных электронов, попавших в базу, не рекомбинируют с дырками, потому что база очень тонкая. Когда свободные электроны движутся к переходу BC с обратным смещением, они уносятся в область коллектора за счет притяжения положительного напряжения питания коллектора. Свободные электроны проходят через область коллектора во внешнюю цепь, а затем возвращаются в область эмиттера вместе с током базы, как показано.

    Ток эмиттера немного больше тока коллектора из-за малого тока базы, который выделяется из общего тока, инжектируемого в базовую область из эмиттера.

    Посмотрите еще как работает транзистор? .

    Ток транзистора

    Направления токов в транзисторе NPN и его условное обозначение показаны на рис. выше; они для транзистора PNP показаны на рисунке выше. Обратите внимание, что стрелка на эмиттере внутри символов транзистора указывает направление обычного тока. На этих диаграммах видно, что ток эмиттера ( I E ) представляет собой сумму тока коллектора ( I C ) и тока базы ( I B ), выраженную следующим образом:

    I E = I C + I B

    Как упоминалось ранее, I B очень мал по сравнению с I E или I C . Нижние индексы заглавными буквами указывают значения постоянного тока.

                  

    BJT Характеристики и параметры

    Два важных параметра, β DC (усиление постоянного тока) и α DC , вводятся и используются для анализа схемы BJT . Кроме того, рассматриваются кривые характеристик транзистора, и вы узнаете, как по этим кривым можно определить работу биполярного транзистора. Наконец, обсуждаются максимальные рейтинги BJT.

    Когда транзистор подключен к напряжениям устранения смещения для обоих типов NPN и PNP , V BB смещает переход база-эмиттер в прямом направлении, а V CC смещает обратно переход база-коллектор.Хотя в этой главе мы используем отдельные символы батарей для обозначения напряжения смещения, на практике напряжения часто получаются от одного источника питания.

    Например, V CC обычно берется непосредственно с выхода источника питания, а V BB (меньшего размера) может быть получен с делителем напряжения.

                 

    DC Beta (β
    DC ) и DC Alpha (α DC ):

    Постоянный ток усиление  транзистора представляет собой отношение тока коллектора де ( I C ) к току уменьшения базы ( I B ) и рассчитывается по бета 4 DC ).

    Обычно значения β DC находятся в диапазоне от менее 20 до 200 или выше. β DC обычно обозначается как эквивалентный гибридный ( h ) параметр h FE , в описаниях транзисторов. Все, что вам нужно знать сейчас, это то, что:

    h FE = β DC

    Отношение тока де-коллектора ( I C ) к току деэмиттера ( I E ) равно de   альфа   5 5

    ( 5 α

    ).Альфа — менее используемый параметр, чем бета, в транзисторных схемах.

    Обычно значения α DC находятся в диапазоне от 0,95 до 0,99 и выше, но α DC всегда меньше 1. Причина в том, что I C всегда немного меньше, чем I E на сумма I B . Например, если I E = 100 мА и I B = 1 мА, то I C = 99 мА и α DC = 90,54699.

    Транзистор постоянного тока Модель:

    Вы можете рассматривать понимание BJT как устройства с токовым входом и зависимым источником тока в выходных цепях для NPN . Входная цепь представляет собой диод с прямым смещением, через который протекает базовый ток. Выходная цепь представляет собой зависимый источник тока (ромбовидный элемент) со значением, зависящим от тока базы, I B, и равным β DC I B .Напомним, что символы независимых источников тока имеют круглую форму.

    Анализ цепи BJT:

    Рассмотрим базовую конфигурацию цепи смещения транзистора. Можно определить токи de транзистора и три напряжения de.

    I B : B : DC Базовый ток I E : DC Emitter Текущий I C : Коллектор постоянного тока DC V BE : постоянного тока Напряжение на основе Emitter V CB : постоянное напряжение на коллекторе относительно базы В CE : постоянное напряжение на коллекторе относительно эмиттера.

    Источник напряжения смещения база, V BB , «смещает в прямом направлении переход база-эмиттер, а источник напряжения смещения коллектор-смещение, V CC , смещает переход база-коллектор в обратном направлении. Когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, он похож на диод с прямым смещением и имеет номинальное падение напряжения в прямом направлении.

    В ВЕ ≅ 0,7 В

    Хотя в реальном транзисторе V BE может достигать 0,9 В и зависит от тока, мы будем использовать 0.7 V по всему тексту, чтобы упростить анализ основных понятий. Имейте в виду, что характер перехода база-эмиттер такой же, как и у нормальной диодной кривой, как на рисунке выше.

    В РБ = В ВВ – ​​В ВВ

          

    Кривые характеристик коллектора:

    Используя схему, подобную показанной на рис. выше, можно построить набор кривых характеристик коллектора, которые показывают, как ток коллектора I C зависит от напряжения коллектор-эмиттер, В CE , для заданные значения тока базы, I B .Обратите внимание на принципиальную схему, что V BB и V CC являются регулируемыми источниками напряжения.

    Предположим, что V BB настроен на получение определенного значения I B , а V CC равно нулю. В этом случае и переход база-эмиттер, и переход база-коллектор смещены в прямом направлении, потому что на базе примерно 0,7 В, а на эмиттере и коллекторе 0 В. Базовый ток проходит через переход база-эмиттер, потому что пути с низким импедансом к земле и, следовательно, I C равно нулю.Когда оба перехода смещены в прямом направлении, транзистор находится в области насыщения своей работы. Насыщение — это состояние биполярного транзистора, при котором ток коллектора достигает максимума и не зависит от тока базы.

    При увеличении V CC V CE увеличивается при увеличении тока коллектора. На это i указывает участок характеристической кривой между точками A и B. I C увеличивается по мере увеличения V CC , поскольку V CE остается меньше 0.7 В из-за перехода база-коллектор с прямым смещением.

    В идеале, когда V CE превышает 0,7 В, переход база-коллектор становится смещенным в обратном направлении, и транзистор переходит в активную или линейную область своей работы. Как только переход база-коллектор смещен в обратном направлении, I C выравнивается и остается практически постоянным для заданного значения I B , поскольку V CE непрерывно увеличивается. На самом деле, I C увеличивается очень незначительно по мере увеличения V CE из-за расширения области истощения база-коллектор.Это приводит к меньшему количеству отверстий для рекомбинации в базовой области, что фактически вызывает небольшое увеличение β DC . Это показано на участке характеристической кривой между точками B и C. Для этого участка характеристической кривой значение I C определяется только соотношением, выраженным как I C = β DC I B .

    Когда V CE достигает достаточно высокого напряжения, переход база-коллектор с обратным смещением выходит из строя; а ток коллектора быстро возрастает, на что указывает часть кривой справа от точки C.Транзистор никогда не должен работать в этой области пробоя.

    Семейство кривых характеристик коллектора получается, когда I C в сравнении с V CE строятся для нескольких значений I B . Когда I B = o, транзистор находится в области отсечки, хотя ток утечки коллектора, как показано, очень мал. Отсечка   — это непроводящее состояние транзистора. Величина тока утечки коллектора для I B = o на графике преувеличена для иллюстрации.

    Отсечка:

    Как упоминалось ранее, когда I B =0, транзистор находится в области отсечки для своей работы. При разомкнутом выводе базы базовый ток равен нулю. В этом случае возникает очень небольшой ток утечки коллектора I CEO , в основном из-за термически произведенных носителей. Поскольку I CEO чрезвычайно мало, им обычно пренебрегают при анализе цепей, так что V CE = V CC .В отсечке ни переход база-эмиттер, ни переход база-коллектор не смещены в прямом направлении. Нижний индекс CEO представляет коллектор-эмиттер с открытой базой.

    Насыщенность:

    Когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении и ток базы увеличивается, ток коллектора также увеличивается ( I C = β DC I B ) и уменьшается V 4 CE 915 в результате большего падения на коллекторном резисторе (V CE = V CC – ​​ I C R C ).Когда V CE достигает своего значения насыщения, V CE( sat) , переход база-коллектор становится смещенным в прямом направлении, и I C не может увеличиваться дальше даже при постоянном увеличении I B . В точке насыщения соотношение I C = β DC I B уже не выполняется V CE( sat4 происходит где-то ниже изгиба транзистора46 для 91 кривых коллектора, и обычно составляет всего несколько десятых долей вольта.

    Линия нагрузки постоянного тока:

    Отсечку и насыщение можно проиллюстрировать по отношению к характеристикам коллектора с помощью линии нагрузки. Линия разгрузки проводится на семействе кривых, соединяющих точку отсечки и точку насыщения. Нижняя часть грузовой линии находится в идеальном месте, где I C = 0 и V CE = V CC . Вершина нагрузочной линии находится в состоянии насыщения, вдоль нагрузочной линии находится активная область работы транзистора.

    Подробнее о β
    DC :

    Важный параметр BJT, который нам необходимо изучить дальше. β DC на самом деле не является постоянной величиной, но изменяется как в зависимости от тока коллектора, так и в зависимости от температуры. Поддержание постоянной температуры перехода и увеличение I C приводит к увеличению β DC до максимума. Дальнейшее увеличение I C за пределы этой максимальной точки β DC к уменьшению.Если I C поддерживается постоянным, а температура изменяется, β DC изменяется непосредственно с температурой. Если температура повышается, β DC повышается, и наоборот. Изменение β DC с I C и температуры перехода (T J ) для типичного BJT.

    В технических характеристиках транзистора обычно указывается β DC ( h FE ) при определенных значениях I C .Даже при фиксированных значениях I C и температуре β DC варьируется от одного устройства к другому для данного типа транзистора из-за несоответствий в производственном процессе, которые неизбежны. β DC , указанное при определенном значении I C , обычно является минимальным значением. β DC(min) , хотя иногда также указываются максимальные и типичные значения.

    Максимальные номиналы транзисторов:

    BJT, как и любое другое электронное устройство, имеет ограничения по своей работе.Эти ограничения указываются в виде максимальных значений и обычно указываются в паспорте производителя. Как правило, максимальные номинальные значения даны для напряжения коллектор-база, напряжения коллектор-эмиттер, напряжения эмиттер-база, тока коллектора и рассеиваемой мощности. Производство V CE и I C не должно превышать максимальную рассеиваемую мощность. Оба V CE и I C не могут быть максимальными одновременно. Если V CE является максимальным, I C можно рассчитать как.

    Если I C является максимальным, V CE можно рассчитать, перестроив предыдущее уравнение следующим образом:

    Снижение номинальных характеристик P
    D (макс.) :

    P D (макс.) обычно указывается при 25°C. Для более высоких температур P D (max) меньше. В спецификациях часто указываются коэффициенты снижения номинальных характеристик для определения P D (макс.) при любой температуре выше 25°C. Например, коэффициент снижения 2 мВт/°C означает, что максимальная рассеиваемая мощность уменьшается на 2 мВт при повышении температуры на каждый градус Цельсия.

    Постоянный и переменный ток Количество:

    Прежде чем обсуждать концепцию транзисторного усиления, необходимо пояснить обозначения, которые мы будем использовать для величин тока, напряжения и сопротивления в цепи, поскольку в схемах усилителя есть величины как постоянного, так и переменного тока.

    В этом тексте заглавные курсивные буквы используются как для постоянного, так и для переменного тока (I) и напряжения (V). Это правило применяется к среднеквадратичным, средним, пиковым и размахам переменного тока. Значения переменного тока и напряжения всегда являются среднеквадратичными, если не указано иное.Хотя в некоторых текстах строчные буквы i и v используются для переменного тока и напряжения, мы оставляем за собой использование строчных букв i и v только для мгновенных значений. В этом тексте различие между постоянным током или напряжением и переменным током или напряжением указано в нижнем индексе.

    Величины постоянного тока всегда имеют нижний индекс в верхнем регистре (не курсивом). Например, I B , I C и I E представляют собой постоянные токи транзистора. V BE , V CB и V CE представляют собой напряжения постоянного тока от одной клеммы транзистора к другой.Напряжения с одним индексом, такие как V B , V C и V E , представляют собой напряжения постоянного тока от выводов транзистора к земле.

    AC и все изменяющиеся во времени величины всегда имеют строчный курсивный индекс. Например, I b , I c и I e представляют собой токи транзистора переменного тока. V be , V cb и V ce представляют собой переменные напряжения от одной клеммы транзистора к другой. Напряжения с одним индексом, такие как V b , V c и V e , представляют собой напряжения переменного тока от выводов транзистора к земле.

    Правило другое для внутренних сопротивлений транзисторов. Как вы увидите позже, транзисторы имеют внутреннее сопротивление переменному току, которое обозначается строчными буквами r ¿  с соответствующим нижним индексом. Например, внутреннее сопротивление эмиттера переменного тока обозначается как r À e .

    Сопротивление цепи, внешнее по отношению к самому транзистору, обозначается стандартной курсивной заглавной буквой R с нижним индексом, который идентифицирует сопротивление как постоянное или переменное (если применимо), точно так же, как для тока и напряжения.Например, RE — внешнее сопротивление эмиттера постоянного тока, а Re — внешнее сопротивление эмиттера переменного тока.

    Усиление напряжения:

    Как вы узнали, транзистор усиливает ток, потому что ток коллектора равен току базы, умноженному на коэффициент усиления по току, β . Ток базы в транзисторе очень мал по сравнению с токами коллектора и эмиттера. Из-за этого ток коллектора примерно равен току эмиттера.

    Имея это в виду, давайте посмотрим на схему.Переменное напряжение V s накладывается на постоянное напряжение смещения V BB за счет емкостной связи, как показано. Напряжение смещения постоянного тока V CC подключено к коллектору через коллекторный резистор R C .

    Входное напряжение переменного тока создает переменный базовый ток, что приводит к гораздо большему переменному току коллектора. Переменный ток коллектора создает переменное напряжение на резисторе R C , таким образом создавая усиленное, но инвертированное воспроизведение входного переменного напряжения в активной области работы.

    Переход база-эмиттер с прямым смещением имеет очень низкое сопротивление для сигнала переменного тока. Это внутреннее сопротивление эмиттера переменного тока обозначается r À e и появляется последовательно с R B . Базовое напряжение переменного тока:

    Напряжение коллектора переменного тока, V c , равно падению напряжения переменного тока на R C .

    Поскольку I C ≅ I e , напряжение коллектора переменного тока составляет:

    V b можно рассматривать как входное напряжение транзистора переменного тока, где V b = V s – ​​I b R B .V C можно рассматривать как выходное напряжение транзистора переменного тока. Поскольку коэффициент усиления по напряжению определяется как отношение выходного напряжения к входному напряжению, отношение V C к V b представляет собой усиление переменного напряжения A V транзистора. Замена I e R C на V C и I e r ¿ e на V b дает:

    Условия I и отменяются; следовательно,

    Это уравнение показывает, что транзистор обеспечивает усиление в виде усиления по напряжению, которое зависит от значений R C и r À e .

    BJT как переключатель

    В предыдущем разделе вы видели, как биполярный транзистор можно использовать в качестве линейного усилителя. Второй важной областью применения является переключение приложений. При использовании в качестве электронного переключателя BJT обычно работает попеременно в режимах отсечки и насыщения. Многие цифровые схемы используют биполярный транзистор в качестве переключателя.

    Операция переключения:

    иллюстрирует базовую работу биполярного транзистора в качестве коммутационного устройства. В части (а) транзистор находится в области отсечки, потому что переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении.В этом состоянии, в идеале, между коллектором и эмиттером имеется разрыв, на что указывает эквивалент переключателя. В части (b) транзистор находится в области насыщения, потому что переход база-эмиттер и переход база-коллектор смещены в прямом направлении, а ток базы сделан достаточно большим, чтобы ток коллектора достиг своего значения насыщения. В этом случае в идеале должно быть короткое замыкание между коллектором и эмиттером, на что указывает эквивалент переключателя. На самом деле обычно происходит небольшое падение напряжения на транзисторе до нескольких десятых вольта, что является напряжением насыщения, V CE(sat) .

    Условия отсечки:

    Как упоминалось ранее, транзистор находится в области отсечки, когда переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении. Если пренебречь током утечки, все токи равны нулю, а V CE равно V CC .

    V CE (отсечка) = V CC

    Условия насыщения:

    Как вы узнали, когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении и ток базы достаточен для создания максимального тока коллектора, транзистор насыщается.Формула для тока насыщения коллектора: Поскольку V CE(sat) очень мала по сравнению с V CC, , обычно им можно пренебречь. Минимальное значение тока базы, необходимое для насыщения, составляет: Обычно I B должно быть значительно больше, чем I B(min) , чтобы обеспечить насыщение транзистора.

    Простое применение транзисторного переключателя

    Транзистор используется в качестве переключателя для включения и выключения светодиода.Например, прямоугольное входное напряжение с периодом 2 с подается на вход, как указано. Когда прямоугольная волна равна 0 В, транзистор находится в отсечке; а поскольку тока коллектора нет, светодиод не излучает свет. Когда прямоугольная волна переходит на высокий уровень, транзистор насыщается. Это смещает светодиод в прямом направлении, и результирующий ток коллектора через светодиод заставляет его излучать свет. Таким образом, светодиод горит 1 секунду и выключается на 1 секунду.

    Фототранзистор:

    В фототранзисторе базовый ток возникает, когда свет попадает на базовую область фоточувствительного полупроводника.Переход коллектор-база PN освещается падающим светом через линзовое отверстие в корпусе транзистора. Когда нет падающего света, есть только небольшой термически генерируемый ток утечки между коллектором и эмиттером, I CEO ; этот темновой ток, λ, производится прямо пропорционально интенсивности света. Это действие создает ток коллектора, который увеличивается с I λ . За исключением способа генерации базового тока, фототранзистор ведет себя как обычный биполярный транзистор.Во многих случаях электрическое соединение с базой отсутствует.

    Соотношение между током коллектора и генерируемым светом базовым током фототранзистора:

    I C = β DC I λ

    Схематическое обозначение и некоторые типичные фототранзисторы показаны на рисунке выше. Поскольку реальная фотогенерация тока базы происходит в области коллектор-база, чем больше физическая площадь этой области, тем больше генерируется ток базы.Таким образом, типичный фототранзистор предназначен для обеспечения большой площади падающего света, как показано на упрощенной структурной схеме на рисунке выше:

    .

                 

    Типовая структура фототранзистора.

    Фототранзистор может быть как двух-, так и трехвыводным. В конфигурации с тремя отведениями основной вывод выведен наружу, так что устройство можно использовать как обычный BJT с дополнительной функцией светочувствительности или без нее.В конфигурации с двумя отведениями база электрически недоступна, и устройство можно использовать только со светом в качестве входа. Во многих приложениях фототранзистор используется в двухвыводном варианте.

    фототранзистор со схемой смещения и типичными коллекторными характеристиками. Обратите внимание, что каждая отдельная кривая на графике соответствует определенному значению интенсивности света (в данном случае единицами измерения являются мВт/см 2 ) и что ток коллектора увеличивается с увеличением интенсивности света.

    Фототранзисторы чувствительны не ко всему свету, а только к свету в определенном диапазоне длин волн. Они наиболее чувствительны к определенным длинам волн в красной и инфракрасной части спектра, как показано пиком кривой инфракрасного спектрального отклика на рисунке выше:

    .

    Применение фототранзистора

    Фототранзисторы

    используются в различных приложениях. Схема реле с управлением светом: Фототранзистор Q 1 управляет BJT Q 2 .Когда на Q 1 попадает достаточное количество света, транзистор Q 2 переходит в состояние насыщения, и ток коллектора через катушку реле включает реле. Диод, установленный на катушке реле, своим ограничивающим действием предотвращает возникновение переходного процесса высокого напряжения на коллекторе Q 2 при выключении транзистора.

    Цепь, в которой реле деактивируется падающим на фототранзистор светом. Когда света недостаточно, транзистор Q 2 смещается, удерживая реле под напряжением.При достаточном освещении включается фототранзистор Q 1 ; это переводит базу Q 2 в низкий уровень, тем самым отключая Q 2 и обесточивая реле.

                

    Оптопары:

    Оптопары

    используют светодиод, оптически связанный с фотодиодом или фототранзистором в одном корпусе. Два основных типа — это светодиод-фотодиод и светодиод-фототранзистор, как показано на рисунке выше. Примеры типовых упаковок показаны на рисунке:

    Базовые оптопары:

                   

    Ключевым параметром оптронов является CTR (коэффициент передачи тока).CTR показывает, насколько эффективно сигнал передается от входа к выходу, а id выражается как отношение изменения тока светодиода к соответствующему изменению тока фотодиода или фототранзистора. Обычно выражается в процентах.

     Примеры комплектов оптронов:

    Ключевым параметром оптронов является CTR (коэффициент передачи тока). CTR является косвенным показателем того, насколько эффективно сигнал передается от входа к выходу, и выражается как отношение изменения тока светодиода к соответствующему изменению тока фотодиода или фототранзистора.Обычно выражается в процентах.

    CTR в зависимости от ПЧ для типичной оптопары:

    Типовой график зависимости CTR от прямого тока светодиода. В этом случае он варьируется от примерно 50% до примерно 110%.

    Оптопары

    используются для изоляции участков цепи, которые несовместимы с точки зрения требуемых уровней напряжения или тока. Например, они используются для защиты пациентов больницы от ударов током, когда они подключены к приборам для мониторинга или другим устройствам.Они также используются для изоляции слаботочных цепей управления или сигнальных цепей от шумных цепей электропитания или сильноточных цепей двигателя и машины.

    Категории и упаковка транзисторов

    :

    BJT s доступны в различных упаковках для различных применений. Те, у кого есть монтажные шпильки или радиаторы, обычно представляют собой силовые транзисторы. Транзисторы малой и средней мощности обычно находятся в небольших металлических или пластиковых корпусах. Еще одна классификация пакетов предназначена для высокочастотных устройств.Вы должны быть знакомы с распространенными корпусами транзисторов и уметь идентифицировать клеммы эмиттера, базы и коллектора.

    Транзистор Категории:

    Производители обычно классифицируют транзисторы с биполярным переходом на три широкие категории: устройства общего назначения/слабого сигнала, силовые устройства и радиочастотные (радиочастотные/микроволновые) устройства. Хотя каждая из этих категорий в значительной степени имеет свои уникальные типы пакетов, вы найдете определенные типы пакетов, используемые более чем в одной категории устройств.Давайте посмотрим на корпуса транзисторов для каждой из трех категорий, чтобы вы могли распознать транзистор, когда увидите его на печатной плате, и иметь хорошее представление о том, к какой общей категории он относится.

    Транзисторы общего назначения/малосигнальные:

    Транзисторы общего назначения/малосигнальные обычно используются в усилителях малой или средней мощности или переключающих схемах. Упаковки бывают пластиковые или металлические. Некоторые типы корпусов содержат несколько транзисторов.два обычных пластиковых корпуса и металлическая банка. многотранзисторные пакеты. Некоторые из корпусов с несколькими транзисторами, такие как двухрядный (DIP) и малогабаритный (SO), аналогичны тем, которые используются во многих интегральных схемах. Показаны типичные соединения контактов, чтобы вы могли идентифицировать эмиттер, базу и коллектор.

    Силовые транзисторы:

    Силовые транзисторы

    используются для работы с большими токами (обычно более 1 А) и/или большими напряжениями. Например, в финальном звуковом каскаде стереосистемы для управления динамиками используется усилитель на мощных транзисторах.Некоторые распространенные корпуса показаны на рисунке: Пластиковые и металлические корпуса для транзисторов общего назначения/малосигнальных. Конфигурации контактов могут различаться. Примеры корпусов с несколькими транзисторами: Примеры силовых транзисторов и корпусов: Значительно увеличенный вид в разрезе крошечной транзисторной микросхемы, установленной в герметизированном корпусе. Металлический выступ или металлический корпус являются общими для коллектора и термически соединены с радиатором для отвода тепла. Обратите внимание в части (e) на то, как маленький транзисторный чип смонтирован внутри гораздо большего корпуса.

    РЧ транзисторы:

    Радиочастотные транзисторы

    предназначены для работы на чрезвычайно высоких частотах и ​​обычно используются для различных целей в системах связи и других высокочастотных приложениях. Их необычная форма и конфигурация выводов предназначены для оптимизации определенных высокочастотных параметров.

    Устранение неполадок:

    Как вы уже знаете, критически важным навыком в работе с электроникой является способность определить неисправность цепи и, при необходимости, локализовать неисправность в одном компоненте.В этом разделе рассматриваются основы устранения неполадок в цепях смещения транзисторов и тестирования отдельных транзисторов.

    Поиск и устранение неисправностей транзистора со смещением:

    В простой цепи смещения транзистора может возникнуть несколько неисправностей. Возможными неисправностями являются открытые резисторы смещения, открытые или резистивные соединения, закороченные соединения, а также обрыв или короткое замыкание внутри самого транзистора. Базовая схема смещения транзистора со всеми напряжениями относительно земли. Два напряжения смещения: V BB 3 В и V CC 9 В.Показаны правильные измерения напряжения на базе и коллекторе. Аналитически эти напряжения проверяются следующим образом. Значение β DC   = 200 принимается как среднее между минимальным и максимальным значениями h FE , указанными в техническом описании для 2N3904. Различные h FE DC ), конечно, будут давать разные результаты для данной схемы.

    Базовая схема смещения транзистора.

    Несколько неисправностей, которые могут возникнуть в цепи и сопутствующие симптомы.Симптомы проявляются в виде неправильных измеренных напряжений. Если транзисторная схема работает неправильно, рекомендуется убедиться, что V CC и заземление подключены и работают. Простая проверка в верхней части резистора коллектора и на самом коллекторе быстро установит, присутствует ли V CC и нормально ли проводит транзистор, находится ли он в состоянии отсечки или насыщения. Если он в отсечке, то напряжение коллектора будет равно V CC ; если он находится в состоянии насыщения, напряжение коллектора будет близко к нулю.Еще одно неверное измерение можно увидеть, если на пути коллектора есть обрыв. Термин с плавающей запятой относится к точке в цепи, которая электрически не связана с землей или «твердым» напряжением. Обычно очень малые и иногда флуктуирующие напряжения в диапазоне от мкВ до низких мВ обычно измеряются с плавающей запятой. Неисправности типичны, но не представляют все возможные неисправности, которые могут возникнуть.

    Проверка транзистора с помощью цифрового мультиметра:

    Цифровой мультиметр можно использовать как быстрый и простой способ проверки транзистора на наличие открытых или короткозамкнутых переходов.Для этого теста вы можете рассматривать транзистор как два диода, подключенных к транзисторам NPN и PNP . Переход база-коллектор — это один диод, а переход база-эмиттер — другой. Примеры неисправностей и симптомов в цепи смещения базового транзистора.     Транзистор, рассматриваемый как два диода:

    Напомним, что хороший диод будет показывать чрезвычайно высокое сопротивление (или обрыв) при обратном смещении и очень низкое сопротивление при прямом смещении.Неисправный открытый диод будет показывать чрезвычайно высокое сопротивление (или открытый) как для прямого, так и для обратного смещения. Неисправный закороченный или резистивный диод будет показывать нулевое или очень низкое сопротивление как для прямого, так и для обратного смещения. Обрыв диода является наиболее распространенным типом неисправности. Поскольку p-n-переходы транзистора, по сути, являются диодами, применяются те же основные характеристики.

    Позиция проверки диодов цифрового мультиметра:

    Многие цифровые мультиметры (DMM) имеют положение для проверки диода, которое обеспечивает удобный способ проверки транзистора.Типичный цифровой мультиметр имеет небольшой символ диода, обозначающий положение функционального переключателя. Типичный цифровой тест исправного npn-транзистора с помощью цифрового мультиметра. Выводы перепутаны для транзистора pnp.

    Если транзистор исправен:

    Красный (положительный) вывод измерителя подключен к базе npn-транзистора, а черный (отрицательный) вывод подключен к эмиттеру для прямого смещения перехода база-эмиттер.Если переход в порядке, вы получите показание примерно от 0,6 В до 0,8 В, при этом 0,7 В является типичным для прямого смещения.

    Выводы переключаются на соединение база-эмиттер с обратным смещением, как показано. Если транзистор работает правильно, вы обычно получаете индикацию OL.

    Только что описанный процесс повторяется для перехода база-коллектор. Для транзистора pnp полярность выводов измерителя меняется на противоположную для каждого теста.

    Если транзистор неисправен:

    Когда транзистор вышел из строя с открытым соединением или внутренним соединением, вы получаете показания напряжения разомкнутой цепи (OL) как для условий прямого, так и для обратного смещения для этого соединения.Если соединение закорочено, счетчик показывает 0 В как при прямом, так и при обратном смещении, как указано в части (b). Некоторые цифровые мультиметры имеют на передней панели тестовое гнездо для проверки транзистора на значения h FE DC ). Если транзистор неправильно вставлен в гнездо или если он не работает должным образом из-за неисправного соединения или внутреннего соединения, типичный счетчик будет мигать 1 или отображать 0. Если значение β DC в пределах нормального диапазона для отображается конкретный транзистор, устройство работает нормально.Нормальный диапазон β DC можно определить из таблицы данных.

    Проверка транзистора с помощью омов Функция:

    Цифровые мультиметры

    , не имеющие положения для проверки диода или разъема h FE , можно использовать для проверки транзистора на наличие открытых или короткозамкнутых переходов, установив функциональный переключатель в положение Ом. Для проверки прямого смещения хорошего транзистора pn перехода вы получите значение сопротивления, которое может варьироваться в зависимости от внутренней батареи измерителя.Многие цифровые мультиметры не имеют достаточного напряжения в диапазоне омов для полного прямого смещения перехода, и вы можете получить показания от нескольких сотен до нескольких тысяч ом. При проверке обратного смещения исправного транзистора на большинстве цифровых мультиметров вы получите индикацию выхода за пределы диапазона, поскольку обратное сопротивление слишком велико для измерения. Индикацией выхода за пределы диапазона может быть мигающая 1 или отображение тире, в зависимости от конкретного цифрового мультиметра. Несмотря на то, что вы можете не получить точных показаний прямого и обратного сопротивления на цифровом мультиметре, относительных показаний достаточно, чтобы указать правильно функционирующий переход транзистора p-n .Индикация выхода за пределы диапазона показывает, что обратное сопротивление очень велико, как и следовало ожидать. Показание от нескольких сотен до нескольких тысяч Ом для прямого смещения указывает на то, что прямое сопротивление мало по сравнению с обратным сопротивлением, как и следовало ожидать. Проверка неисправного npn-транзистора. У pnp-транзистора выводы перепутаны.  

    Транзисторные тестеры:

    Отдельный транзистор можно проверить как в цепи, так и вне цепи с помощью тестера транзисторов. Например, предположим, что усилитель на определенной печатной плате (ПК) вышел из строя.Хорошая практика устранения неполадок требует, чтобы вы не отпаивали компонент от печатной платы, если только вы не уверены, что он неисправен, или вы просто не можете локализовать проблему до одного компонента.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.