Проверка биполярного транзистора мультиметром

Добавлено 27 сентября 2017 в 07:35

Сохранить или поделиться

Биполярные транзисторы построены из трехслойного полупроводникового «сэндвича» либо NPN, либо PNP. Как таковые транзисторы при проверке мультиметром в режиме «сопротивление» или «проверка диода», как показано на рисунке ниже, показываются как два диода, соединенных друг с другом. Показания низкого сопротивления с черным отрицательным (-) выводом на базе соответствует N-типу материала в базе PNP транзистора. На условном обозначении на материал N-типа «указывает» стрелка перехода база-эмиттер, который в этом примере является базой. Эмиттер P-типа соответствует другому концу стрелки перехода база-эмиттер. Коллектор очень похож на эмиттер и так же является материалом P-типа PN-перехода.

Проверка PNP транзистора мультиметром: (a) прямое смещение переходов Б-Э и Б-К, сопротивление низкое; (b) обратное смещение переходов Б-Э, Б-К, сопротивление равно ∞

Здесь я предполагаю использовать мультиметр с единственной функцией измерения (сопротивление) для проверки PN-переходов. Некоторые мультиметры оснащены двумя отдельными функциями измерения: сопротивление и «проверка диода», каждая служит своей цели. Если у вашего мультиметра есть функция «проверка диода», используйте её, вместо измерения сопротивления, в этом случае мультиметр покажет прямое падение напряжения PN-перехода, а не только то, проводит ли он ток.

Разумеется, показания мультиметра будут совершенно противоположными для NPN транзистора, причем оба PN-перехода будут направлены в противоположную сторону. Показания низкого сопротивления с красным (+) выводом на базе являются «противоположным» состоянием для NPN транзистора.

Если в этом тесте используется мультиметр с функцией «проверка диода», будет установлено, что переход эмиттер-база имеет несколько большее прямое падение напряжения, чем переход коллектор-база. Эта разница прямых напряжений обусловлена несоответствием концентрации легирования между областями эмиттера и коллектора: эмиттер представляет собой кусок полупроводникового материала, гораздо более легированный, чем коллектор, в результате чего его переход с базой создает более высокое прямое падение напряжения.

Зная это, становится возможным определение назначение выводов на немаркированном транзисторе. Это важно, потому что корпуса, к сожалению, не стандартизированы. Разумеется, все биполярные транзисторы имеют три вывода, но расположение этих трех выводов на реальном физическом корпусе не имеет универсального стандартизированного порядка.

Предположим, что техник нашел биполярный транзистор и начинает измерять его проводимость с помощью мультиметра, установленного в режим «проверка диода». Измерения между парами выводов и запись значений, отображаемых мультиметром, дают ему следующие данные.

Неизвестный биполярный транзистор. Где здесь эмиттер, база, коллектор? Ниже приведены показания мультиметра.

Мультиметр подключен к выводу 1 (+) и 2 (-): “OL”
Мультиметр подключен к выводу 1 (-) и 2 (+): “OL”
Мультиметр подключен к выводу 1 (+) и 3 (-): 0.655 V
Мультиметр подключен к выводу 1 (-) и 3 (+): “OL”
Мультиметр подключен к выводу 2 (+) и 3 (-): 0.621 V
Мультиметр подключен к выводу 2 (-) и 3 (+): “OL”

Единственными комбинациями тестовых измерений, дающих на мультиметре показания, говорящие о проводимости, являются выводы 1 и 3 (красный щуп на выводе 1, черный щуп на выводе 3) и выводы 2 и 3 (красный щуп на выводе 2, черный щуп на выводе 3). Эти два показания должны указывать на прямое смещения перехода эмиттер-база (0,655 вольт) и перехода коллектор-база (0,621 вольт).

Теперь мы ищем один провод, общий для обоих показаний проводимости. Это должен быть вывод базы транзистора, поскольку база единственным слоем трехслойного устройства, общего для обоих PN-переходов (база-эмиттер и база-коллектор). В этом примере это провод номер 3, являющийся общим для комбинаций тестовых измерений 1-3 и 2-3. В обоих этих измерениях черный (-) щуп мультиметра касался к выводу 3, что говорит нам, что база этого транзистора изготовлена из полупроводникового материала N-типа (черный = отрицательный). Таким образом, это PNP-транзистор с базой на выводе 3, эмиттером на выводе 1 и коллектором на выводе 2, как показано на рисунке ниже.

Выводы биполярного транзистора определены с помощью мультиметра.

Обратите внимание, что вывод базы в этом примере не является средним выводом транзистора, как это можно было бы ожидать от трехслойной «сэндвичной» модели биполярного транзистора. Это довольно частый случай, и, как правило, это часто путает новых студентов. Единственный способ определить назначение выводов – это проверка мультиметром или чтение технического описания на конкретную модель транзистора.

Знание того, что биполярный транзистор при тестировании мультиметром в режиме проводимости ведет себя как два соединенных «спинами» диода, полезно для идентификации неизвестного транзистора только по показаниям мультиметра. Это также полезно для быстрой проверки работоспособности транзистора. Если техник измерит проводимость между тремя выводами в разных комбинациях, он или она сразу узнает, что транзистор неисправен (или что это не биполярный транзистор, а что-то еще – отличная возможность, если на детали нет маркировки для точной идентификации!). Однако модель «двух диодов» для транзистора не может объяснить, как и почему он действует как усилительное устройство.

Чтобы лучше проиллюстрировать этот парадокс, рассмотрим одну из схем транзисторных ключей, используя для представления транзистора физическую схему (как показано на рисунке ниже), а не условное обозначение. Так легче будет видеть два PN-перехода.

Небольшой ток базы, протекающий в прямо смещенном переходе база-эмиттер, обеспечивает большой ток через обратно смещенный переход база-коллектор (на рисунке показано направление движения потоков электронов, общепринятые направления электрических токов будут противоположными)

Диагональная стрелка серого цвета показывает направление потока электронов через переход эмиттер-база. Эта часть имеет смысл, так как электроны протекают от эмиттера N-типа к базе P-типа, очевидно прямое смещение перехода. Однако с переходом база-коллектор совсем другое дело. Обратите внимание, как толстая стрелка серого цвета указывает в направлении потока электронов (вверх) от базы к коллектору. С базой из материала P-типа и коллектором из материала N-типа, это направление потока электронов явно указывает на направление, противоположное тому, с каким ассоциируется PN-переход! Обычный PN-переход не позволил бы потоку электронов протекать в этом «обратном» направлении, по крайней мере, не без значительного сопротивления. Однако открытый (насыщенный) транзистор демонстрирует очень малое противодействие электронам на всем пути от эмиттера к коллектору, о чем свидетельствует свечение лампы!

Ясно, что здесь происходит что-то, что бросает вызов простой «двухдиодной» модели биполярного транзистора. Когда я впервые узнал о работе транзистора, я попытался построить свой собственный транзистор из двух диодов, включенных в противоположных направлениях, как показано на рисунке ниже.

Пара включенных в противоположных направлениях диода не действуют как транзистор!

Моя схема не работала, и я был озадачен. Однако полезное «двухдиодное» описание транзистора может использоваться для проверки, оно не объясняет, почему транзистор ведет себя как управляемый ключ.

То, что происходит в транзисторе, заключается в следующем: обратное смещение перехода база-коллектор предотвращает протекание тока коллектора, когда транзистор находится в режиме отсечки (закрыт, т.е. при отсутствии тока базы). Если переход база-эмиттер смещен в прямом направлении с помощью управляющего сигнала, нормально блокирующее поведение перехода база-коллектор изменяется, и ток через коллектор пропускается, несмотря на то, что электроны через этот PN-переход идут «неправильно». Это поведение зависит от квантовой физики полупроводниковых переходов и может иметь место только тогда, когда два перехода расположены правильно, и концентрации легирования этих трех слоев распределены правильно. Два диода, соединенных последовательно, не соответствуют этим критериям; верхний диод никогда не может «включиться», когда он смещен в обратном направлении, независимо от того, какая величина тока проходит через нижний диод в схеме через вывод базы. Для более подробной информации смотрите раздел «Биполярные транзисторы» главы 2.

То, что концентрации легирования играют решающую роль в особых способностях транзистора, еще раз подтверждается тем фактом, что коллектор и эмиттер не являются взаимозаменяемыми. Если транзистор просто рассматривается как два противоположно направленных PN-перехода или просто как N-P-N или P-N-P сэндвич материалов, может показаться, что любой конец этого сэндвича может служить в качестве коллектора или эмиттера. Это, однако, неверно. При «противоположном» включении транзистора в схему, ток база-коллектор не сможет управлять током между коллектором и эмиттером. Несмотря на то, что эти оба слоя (эмиттер и коллектор) биполярного транзистора имеют один и тот же тип легирования (либо N, либо P), коллектор и эмиттер определенно не одинаковы!

Ток через переход эмиттер-база позволяет протекать току через обратно смещенный переход база-коллектор. Действие тока базы можно рассматривать как «открывание клапана» для тока через коллектор. Более конкретно, любая заданная величина тока от эмиттера к базе допускает протекание ограниченной величины тока от базы к коллектору. На каждый электрон, который проходит через переход эмиттер-база и через вывод базы, через переход база-коллектор проходит определенное количество электронов и не более.

В следующем разделе это ограничение тока транзистора будет исследовано более подробно.

Подведем итоги:

• При проверке с помощью мультиметра в режимах «сопротивление» и «проверка диода» биполярный транзистор ведет себя как два встречно направленных PN-перехода (диода).
• PN-переход эмиттер-база имеет несколько большее прямое падение напряжения, чем PN-переход коллектор-база, из-за более сильного легирования полупроводникового слоя эмиттера.
• Обратно смещенный переход база-коллектор обычно блокирует любой ток через транзистор между эмиттером и коллектором. Однако этот переход начинает проводить ток, если протекает ток и через вывод базы. Ток базы можно рассматривать как «открывание клапана» для определенной, ограниченной величины тока через коллектор.

Оригинал статьи:

Теги

PN переходБиполярный транзисторМультиметрУчебникЭлектроника

Сохранить или поделиться

Умножитель напряжения база-эмиттер — Википедия

Простейший умножитель Vбэ

Умножи́тель напряже́ния ба́за-эми́ттер (умножитель Vбэ) — двухвыводной электронный источник опорного напряжения, пропорционального напряжению на прямо смещённом эмиттерном переходе биполярного транзистора (Vбэ). Простейший умножитель Vбэ состоит из резистивного делителя напряжения, задающего коэффициент умножения, и управляемого им биполярного транзистора. При подключении умножителя Vбэ к источнику тока падение напряжения на умножителе, как и само Vбэ, комплементарно абсолютной температуре: с ростом температуры оно уменьшается по закону, близкому к линейному. Умножитель Vбэ эквивалентен цепочке прямо смещённых полупроводниковых диодов, однако в отличие от неё коэффициент умножения транзисторной цепи может принимать любые целочисленные либо дробные значения, бо́льшие единицы, и может регулироваться подстроечным резистором.

Основная функция умножителя Vбэ — температурная стабилизация выходных каскадов усилителей мощности на биполярных и МДП-транзисторах. Транзистор умножителя, смонтированный на теплоотводе выходных транзисторов (или непосредственно на кристалле выходного транзистора или интегральной схемы), отслеживает их температуру и непрерывно корректирует напряжение смещения, задающее рабочую точку каскада.

Принцип действия. Основные показатели[править | править код]

Простейший умножитель Vбэ — двухполюсник, состоящий из биполярного транзистора Т1 под управлением делителя напряжения R1R2. Внутреннее сопротивление цепи, в которую включается этот двухполюсник, должно быть достаточно велико, чтобы ограничивать коллекторный ток T1 на безопасном уровне; в практических схемах ток через умножитель обычно задаётся источником тока. Сопротивление делителя выбирается достаточно низким, чтобы протекающий через R2 ток базы Т1 был намного ниже тока делителя. В этих условиях транзистор охвачен отрицательной обратной связью, благодаря которой напряжение коллектор-эмиттер Т1 (Vкэ) устанавливается на уровне, пропорциональном напряжению на его эмиттерном переходе (Vбэ). Tемпературный коэффициент (ТКН) Vкэ и внутреннее сопротивление между коллектором и эмиттером Rкэ подчиняются той же зависимости:

Vкэ = k·Vбэ;

TKH (Vкэ) = dRкэ/dT = k·dRбэ/dT ≈ −2,2·k мВ/K при 300 К;

Rкэ = k (v_t / I_э),

где коэффициент умножения k = 1+R₂/R₁, а v_t — температурный потенциал, пропорциональный абсолютной температуре (для кремния при 300 К примерно равен 26 мВ)^[1][2][3].

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) идеализированного умножителя Vбэ совпадает с ВАХ транзистора в диодном включении, растянутой^{[комм. 1]} вдоль оси напряжений в k раз.

Уменьшение внутреннего сопротивления[править | править код]

Умножитель Vбэ с добавочным сопротивлением R3 Ампер-вольтовая характеристика умножителя Vбэ до и после подбора оптимального R3[4] Умножитель Vбэ на комплементарной двойке с локальной ООС

Для применения в высококачественных усилителях мощности внутреннее сопротивление простейшего умножителя Vбэ недопустимо велико́. Неизбежные изменения тока, протекающего через такой умножитель, сдвигают напряжение на нём на десятки мВ; cдвиг рабочей точки выходного каскада, оптимизированного на минимум нелинейных искажений, на такую величину неизбежно увеличивает искажения^[5][4]. Простое и эффективное решение этой проблемы — включение в цепь коллектора T1 резистора R3, величина которого равна внутреннему сопротивлению умножителя^[6]. В первом приближении всё напряжение ошибки, пропорциональное току коллектора, падает на этом резисторе; выходное напряжение умножителя, снимаемое с коллектора и эмиттера Т1 (Vкэ), более не зависит от протекающего тока^[6]. Действительная ВАХ усовершенствованного умножителя Vбэ имеет нелинейный, но весьма близкий к линейному, характер. При оптимальном подборе R3 выходное напряжение в рабочей точке максимально, а с изменением тока оно незначительно, плавно спадает^[4]. R3 требует именно подбора опытным путём, так как внутреннее сопротивление реального транзистора может в два и более раз превосходить расчётное^[7].

Другой способ снижения внутреннего сопротивления — применение комплементарной транзисторной двойки с локальной обратной связью. Датчиком температуры в ней служит транзистор Т1, ток которого ограничен величиной Vбэ*R3. При достижении этого порога открывается транзистор Т2, который шунтирует избыточный ток в обход Т1^[8]. Схема не требует оптимизации величины R3 (она зависит только от целевого значения тока через Т1), снижает внутреннее сопротивление умножителя на порядок во всём диапазоне рабочих токов и мало зависит от коэффициента усиления транзисторов по току^[8][9]. Её главные недостатки — нежелательное усложнение критически важного узла и вероятность самовозбуждения, свойственная всем схемам с многопетлевой ООС^[8][10]. Для предотвращения самовозбуждения обычно достаточно шунтировать выход умножителя конденсатором; для гарантированной устойчивости последовательно с эмиттером Т2 включают балластный резистор величиной около 50 Ом. При этом выходное сопротивление повышается, но не превышает 2 Ом^[10].

На высоких частотах эффективность охватывающей транзистор обратной связи падает, полное сопротивление умножителя Vбэ возрастает^[7]. Например, в типичном умножителе на транзисторе 2N5511 (граничная частота усиления тока 100 МГц) частота среза, выше которой сопротивление умножителя принимает индуктивный характер, равна 2,3 МГц^[7]. Для нейтрализации этого явления достаточно зашунтировать умножитель Vбэ ёмкостью в 0,1 мкФ (на практике применяют ёмкости в диапазоне 0,1…10 мкФ)^[7].

Управление температурным коэффициентом напряжения[править | править код]

Схемы на двух последовательно включённых умножителях Принцип использования ИОН для уменьшения (слева) и увеличения (справа) ТКН Умножитель с повышенным в 1,5 раза ТКН с вольтодобавкой на бандгапе

Жёсткую связь между выходным напряжением простейшего умножителя Vбэ и его температурным коэффициентом можно разорвать несколькими способами.

Для уменьшения ТКН при достаточно больших k применяется последовательное включение двух простейших умножителей Vбэ. Суммарное напряжение такой цепи устанавливается равным необходимому напряжению смещению, но на теплоотвод выходного каскада устанавливается лишь один из транзисторов (Т1). Второй транзистор (Т2), размещённый на печатной плате, отслеживает температуру воздуха в корпусе и практически не влияет на режим работы выходных транзисторов.

Альтернативный способ уменьшения ТКН при больших k — замена резистора R2 на последовательное соединение резистора и термостабилизированного источника опорного напряжения (ИОН), например, бандгапа TL431 на ≈2,5 В. Абсолютная величина ТКН по-прежнему определяется делителем напряжения R1R2, но напряжение на выводах такого умножителя больше, чем напряжение простейшего умножителя Vбэ, на величину напряжения ИОН. В схемах с малым k величина вольтодобавки может быть уменьшена до требуемых значений в несколько сотен мВ с помощью отдельного делителя напряжения^[11]. Аналогичным образом можно и увеличить ТКН — для этого вольтодобавка включается в нижнее плечо делителя, между эмиттером транзистора и R1. Величина вольтодобавки не может превышать Uбэ (на практике используются напряжения 0…400 мВ), поэтому делитель на выходе ИОН обязателен^[12].

В низковольтных умножителях с k=2…4 напряжение на входных зажимах умножителя (1,3…3,0 В) недостаточно для питания типичного интегрального ИОН на напряжение 2,5 В. В таких схемах ИОН запитывается через собственный отвод от шины питания, а ток ИОН стабилизируется отдельным источником тока или привязкой (англ. bootstrapping) к выходу мощного каскада^[13].

Умножитель Vбэ в двухтактном усилителе мощности на биполярных транзисторах

Принципиальная схема. Умножитель Vбэ обведён рамкой

Традиционный вариант исполнения. Транзистор-датчик умножителя размещён в центре теплоотвода между тройками выходных транзисторов^[14]

Абсолютное большинство^[15][16] транзисторных усилителей мощности звуковой частоты (УМЗЧ) строится по модифицированной схеме Лина. Выходным каскадом таких УМЗЧ служит двухтактный эмиттерный повторитель в режиме AB или B на комплементарных биполярных транзисторах либо истоковый повторитель на комплементарных МДП-транзисторах с горизонтальным или вертикальным каналом. Биполярные повторители на практике обычно состоят из двух или трёх последовательно соединённых каскадов усиления тока, повторители на МДП структурах состоят из предварительного каскада (драйвера) на биполярных транзисторах и выходного МДП-каскада^{[17][комм. 2]}. В конструкциях 1960-х годов для установки и стабилизации тока покоя выходного каскада применялись резисторно-диодные цепи; после публикации Артура Бейли в Wireless World в мае 1968 года^{[18][комм. 3]} для этой цели, практически безальтернативно, применялись транзисторные умножители Vбэ^[19]. В типичном УМЗЧ такого рода умножитель Vбэ включается в выходную цепь каскада усиления напряжения (КУН), ток которой (порядка 3…10 мА) задаётся источником тока^[20][21]. Транзистор умножителя Vбэ монтируется на теплоотводе выходных транзисторов и выполняет роль датчика: с ростом температуры теплоотвода его собственное Vбэ, а с ним и напряжение на выводах умножителя, уменьшается.

Конфигурация умножителя Vбэ зависит, в первую очередь, от типа выходных транзисторов, который определяет требования к напряжению смещения Vсм и его температурному коэффициенту (ТКН):

• Напряжение смещения между базой и эмиттером (Vбэ) кремниевого биполярного транзистора составляет 0,5…0,8 В. Напряжение смещения двухкаскадного эмиттерного повторителя примерно равно четырём Vбэ (k≈4), трёхкаскадного — шести Vбэ, или примерно 4 В^[22] (k≈6), и так далее. С ростом температуры на один градус оптимальное Vбэ каждого транзистора уменьшается на 2,2 мВ^[1]. При жёстко стабилизированном Uсм такой каскад склонен к тепловому разгону, вплоть до катастрофического перегрева. Ток покоя (точнее — пропорциональное току покоя падение напряжения на балластных резисторах в цепи эмиттеров выходных каскадов), напротив, должен быть надёжно стабилизирован: даже незначительные отклонения от оптимальной величины приводят к росту искажений^[23][24]. В теории для стабилизации тока и мощности, рассеиваемой мощным каскадом в покое, хорошо подходит простейший умножитель Vбэ, так как его ТКН совпадает с расчётным ТКН управляемого им выходного каскада. В реальных схемах ТКН простейшего умножителя может быть избыточным; в таких случаях предпочтительна схема с уменьшенным ТКН. Нейтрализация внутреннего сопротивления на практике обязательна.
• Напряжение смещения между затвором и истоком (Vзи) МДП-транзистора с вертикальным каналом составляет от 1,7 до 4 В и при типичных для УМЗЧ токах покоя, порядка 150 мА, имеет отрицательный ТКН −4…−6мВ/K^{[комм. 4]}. Температурная стабилизация таких каскадов обязательна^[26]. При использовании простейшего умножителя Vбэ его ТКН в два и более раз превосходит ТКН транзисторов, что приводит к перерегулированию, поэтому уменьшение ТКН обязательно.
• Напряжение смещения между затвором и истоком МДП-транзистора с горизонтальным каналом составляет около 0,7 В. Температурная стабилизация таким транзисторам не требуется: при токах в десятки и сотни мА ТКН Vзи близок к нулю (рост температуры практически не влияет на ток покоя), а при бо́льших токах он становится положительным, что само по себе обеспечивает стабильность тока покоя. Умножитель Vбэ для такого каскада может строиться по простейшей схеме, но транзистор умножителя следует монтировать не на теплоотвод мощных транзисторов, а на печатную плату^[26].

В идеале Vбэ датчика должно непрерывно отслеживать Vбэ выходных транзисторов с некоторым неизбежным сдвигом из-за теплового сопротивления конструкции. В реальных каскадах на дискретных транзисторах время установления теплового равновесия измеряется минутами или десятками минут^[27][28]. Особенно велико оно в традиционной конструкции, когда транзистор-датчик крепится к теплоотводу выходных транзисторов. Заметно быстрее реагирует на температурные сдвиги транзистор-датчик, закреплённый непосредственно на корпусе мощного транзистора — тем же болтом, что крепит мощный транзистор к теплоотводу^[29][10]. Наименьшее время установления, порядка одной минуты, свойственно мощным транзисторам со встроенным температурным датчиком^{[30][комм. 5]}. Номенклатура таких приборов слишком узка; в схемотехнике УМЗЧ по-прежнему преобладают обычные, не оснащённые датчиками, транзисторы^[32].

Умножитель Vбэ — критически важный структурный узел УМЗЧ: конструктивные недостатки или случайные отказы умножителя могут, с высокой вероятностью, приводить к катастрофическому перегреву выходных транзисторов. Поэтому на практике предпочтительны простые схемы умножителей на минимальном наборе компонентов^[8]. Наименее надёжный компонент умножителя — подстроечный резистор — следует размещать в нижнем плече делителя напряжения (между базой и эмиттером Т1), чтобы при обрыве ползунка умножитель уменьшал, а не увеличивал, напряжение смещения и ток покоя^[33].

1. ↑ C этим свойством связаны исторические англоязычные названия этой схемы — rubber diode, буквально «резиновый диод», и amplified diode, буквально «усиленный [по напряжению] диод».
2. ↑ МДП транзисторы не нуждаются в постоянном входном токе, поэтому в ряде конструкций драйвер отсутствует: затворы выходных транзисторов управляются непосредственно каскадом усиления напряжения (КУН). Как правило, на высоких частотах КУН не способен своевременно перезаряжать ёмкости выходных транзисторов, поэтому в высококачественных УМЗЧ такая «экономия» нежелательна^[17]
3. ↑ Arthur R. Bailey. 30-watt High Fidelity Amplifier. — 1968. — № May 1968. — P. 94-98. В схеме Бейли использовалось два элементарных умножителя: один задавал смещение входного каскада, другой — смещение выходного каскада.
4. ↑ C ростом тока ТКН падает до нуля, а затем становится положительным. Точка, в которой ТКН принимает нулевое значение, лежит в области токов, измеряемых единицами или десятками А, поэтому использовать её в качестве рабочей невозможно^[25]
5. ↑ Cтоль медленная, по меркам интегральных схем, реакция обусловлена тем, что транзистор-датчик не размещается на кристалле мощного транзистора, а представляет собой отдельный кристалл, припаянный к металлическому кристаллодержателю мощного транзистора^[31].

1. ↑ ^{1 2} Cordell, 2011, p. 50.
2. ↑ Степаненко, 1977, формула 4-22.
3. ↑ Сухов, 1985, с. 101.
4. ↑ ^{1 2 3} Self, 2010, p. 178.
5. ↑ Cordell, 2011, p. 291.
6. ↑ ^{1 2} Cordell, 2011, p. 292.
7. ↑ ^{1 2 3 4} Cordell, 2011, p. 41.
8. ↑ ^{1 2 3 4} Self, 2010, p. 533.
9. ↑ Cordell, 2011, p. 294.
10. ↑ ^{1 2 3} Cordell, 2011, p. 295.
11. ↑ Self, 2010, pp. 361—362.
12. ↑ Self, 2010, pp. 359-360.
13. ↑ Self, 2010, p. 360.
14. ↑ Подробно рассматривается в документации производителя: Phoenix Gold. Phoenix Gold MS 2125 Power Amplifier. Service Manual. — 1995.
15. ↑ Self, 2010, p. 62: «the generic configuration is by a long way the most popular».
16. ↑ Cordell, 2011, p. 11: «the vast majority of power amplifier designs».
17. ↑ ^{1 2} Cordell, 2011, p. 215.
18. ↑ Hood, 2006, pp. 156, 175.
19. ↑ Cordell, 2011, p. 190.
20. ↑ Cordell, 2011, p. 13.
21. ↑ Self, 2010, pp. 95—97.
22. ↑ Cordell, 2011, p. 227.
23. ↑ Cordell, 2011, p. 290.
24. ↑ Self, 2010, p. 152.
25. ↑ Cordell, 2011, p. 228.
26. ↑ ^{1 2} Cordell, 2011, pp. 215, 228.
27. ↑ Cordell, 2011, p. 230.
28. ↑ Self, 2010, p. 335, 346.
29. ↑ Self, 2010, p. 349.
30. ↑ Cordell, 2011, pp. 230, 295.
31. ↑ Cordell, 2011, pp. 304—305.
32. ↑ Cordell, 2011, pp. 304—313.
33. ↑ Self, 2010, pp. 440—441.

• Степаненко, И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М.: Энергия, 1977.
• Сухов, Н. Е. и др. Техника высококачественного воспроизведения. — Киев : Техніка, 1985.
• Cordell, B. Designing Audio Power Amplifiers. — McGraw-Hill, 2011. — ISBN 9780071640244.
• Duncan, B. High Performance Audio Power Amplifiers. — Newnes, 1996. — ISBN 9780750626293.
• Hood, J. L. Chapter 14. Power Amplifier Stages // Audio and Hi-Fi Handbook / Editor: Sinclair, I.. — 3rd ed.. — Newnes, 1998. — P. 252-275. — ISBN 075063636X.
• Hood, J. L. Valve and Transistor Audio Amplifiers. — Newnes, 2006. — ISBN 0750633565.
• Jones, M. Valve Amplifiers (3rd edition). — Newnes / Elsevier, 2003. — ISBN 0750656948.
• Self, D. Audio Power Amplifier Design Handbook. — 4th ed.. — Newnes, 2010. — ISBN 9780240521770.
• Wai-Kai Chen. Analog and VLSI Circuits. — CRC Press, 2009. — (The Circuits and Filters Handbook, 3rd Edition). — ISBN 9781420058925.

Обратный коллекторный ток | Практическая электроника

В прошл ой статье мы с вами разобрали такой важный параметр транзистора, как коэффициент бета (β). Но есть в транзисторе еще один интересный параметр. Сам по себе он ничтожный, но делов может наделать ого-го! Это все равно что галька, которая попала в кроссовок легкоатлету: вроде бы маленькая, а причиняет неудобство  при беге. Так чем же мешает эта самая “галька” транзистору? Давайте разберемся…

Прямое и обратное включение PN-перехода

Как мы помним, транзистор состоит из трех полупроводников. PN-переход, который у нас база-эмиттер называется эмиттерным переходом, а переход, который база-коллектор – коллекторным переходом.

Так как в данном случае у нас транзистор NPN, значит ток будет течь от коллектора к эмиттеру, при условии, что мы будем открывать базу, подавая на нее напряжение более чем 0,6 Вольт (ну чтобы транзистор открылся).

Давайте гипотетически возьмем тонкий-тонкий ножик и вырежем эмиттер прямо по PN-переходу. У нас получится как-то вот так:

Стоп! У нас что, получился диод? Да, он самый! Помните, в статье вольтамперная характеристика (ВАХ) мы рассматривали ВАХ диода:

В правой части ВАХ мы с вами видим как веточка графика очень резко взлетела вверх. В этом случае мы подавали на диод постоянное напряжение вот таким образом, то есть это было прямое включение диода.

Диод пропускал через себя электрический ток. Мы с вами даже проводили опыты с прямым и обратным включением диода. Кто не помнит, можно прочитать здесь.

Но если поменять полярность

то диод у нас не будет пропускать ток. Нас всегда так учили, и в этом есть доля правды, но… наш мир не идеален).

Помните принцип работы PN-перехода? Мы его представляли как воронку. Так вот, для этого рисуночка

наша воронка будет перевернута горлышком к потоку

Направление потока воды – это направление движения электрического тока. Воронка – это и есть диод. Но вот вода, которая попала через узкое горлышко воронки? Как же ее можно назвать? А называется она обратный ток PN перехода (I_обр).

А как вы думаете, если  прибавить скорость течения воды, увеличится ли количество воды, которое пройдет через узкое горлышко воронки? Однозначно! Значит, если прибавлять напряжение U_обр , то и увеличится обратный ток I_обр , что мы с вами и видим в левой части на графике ВАХ диода:

Но до какого предела можно увеличивать скорость потока воды? Если она будет очень большой, наша воронка не выдержит, стенки треснут и она разлетится по кусочкам, так ведь? Поэтому на каждый диод можно найти такой параметр, как U_{обр.макс} , превышение которого для диода равнозначно летальному исходу. 

Например, для диода Д226Б:

U_{обр.макс} = 500 Вольт, а максимальное обратное импульсное U_{обр. имп.макс} = 600 Вольт. Но имейте ввиду, что электронные схемы проектируют, как говорится “с 30% запасом”. И если даже в схеме обратное напряжение на диоде будет 490 Вольт,  то в схему поставят диод, который выдерживает более 600 Вольт. С критическими значениями лучше не играть). Импульсное обратное напряжение – это резкие всплески напряжения, которые могут достигать амплитудой до 600 вольт. Но здесь тоже лучше взять с  небольшим запасом.

Обратный коллекторный ток

Так… а что я это все про диод да про диод… Мы же вроде как транзисторы изучаем. Но как ни крути, диод – кирпичик для построения транзистора. Значит, если приложить к коллекторному переходу обратное напряжение, то у нас через переход потечет обратный ток, как в диоде? Именно так. И называется такой параметр в транзисторе  обратный коллекторный ток. У нас он обозначается как I_КБО , у буржуев – I_CBO . Расшифровывается как “ток между коллектором и базой, при открытом эмиттере”. Грубо говоря, ножка эмиттера никуда не цепляется и висит в воздухе.

Чтобы замерять обратный ток коллектора, достаточно собрать вот такие простенькие схемки:

                  для NPN транзистора                                                для PNP транзистора

У кремниевых транзисторов обратный ток коллектора меньше, чем 1 мкА, у германиевых: 1-30 мкА. Так как у меня мультиметр замеряет только от 10 мкА,  а германиевых транзисторов под рукой нет, то провести этот опыт я не смогу, так как разрешение прибора не позволяет.

Мы так и не ответили на вопрос, почему обратный ток коллектора имеет такое важное значение и приводится в справочниках? Все дело в том, что при работе транзистор рассеивает какую-то мощность в пространство, значит нагревается. Обратный ток коллектора очень сильно зависит от температуры и на каждые 10 градусов по Цельсию увеличивает свое значение в два раза. Не, ну а что такого? Пусть возрастает, никому же вроде не мешает.

Влияние обратного коллекторного тока

Все дело в том, что в некоторых схемах включения часть этого тока проходит через эмиттерный переход. А как мы с вами помним, через эмиттерный переход течет базовый ток. Чем больше управляющий ток (ток базы) тем больше управляемый (ток коллектора). Это мы с вами рассматривали еще в про шлой статье. Следовательно, малейшее изменение базового тока ведет к большому изменению коллекторного тока и вся схема  начинает работать неправильно.

Как борются с обратным коллекторным током

Значит, самый главный враг транзистора – это температура. Как же с ней борются разработчики радиоэлектронной аппаратуры (РЭА)?

– используют транзисторы, у которых обратный коллекторный ток имеет очень малое значение. Это, конечно же, кремниевые транзисторы. Небольшая подсказка – маркировка кремниевых транзисторов начинается с букв “КТ”, что означает Кремниевый Транзистор.

– использование схем, которые минимизируют обратный ток коллектора.

Обратный ток коллектора – важный параметр транзистора. Он приводится в даташите на каждый транзистор. В схемах, которые используются в экстремальных температурных условиях, обратный ток коллектора будет играть очень большую роль. Поэтому, если собираете схему, где не используется радиатор и вентилятор, то, конечно же, лучше взять транзисторы с минимальным обратным коллекторным током.

Биполярный Транзистор. Сопротивление коллектора, эмиттера, базы. Почему они различаются?

Физически имеется только сопротивление тела базы rб. rэ это не «сопротивление эмиттера», а динамическое сопротивление эмиттерного перехода. Оно больше rб в h31э раз, так как напряжение одно и то же, а ток вот во столько раз больше. Никакого сопротивления коллектора нет, эта цепь совершенно не омическая. Можно говорить о выходном (внутреннем) сопротивлении (дифференциальном) . Оно действительно будет сотни колоом, так как коллекторный ток мало зависит от напряжения на коллекторе. Можно также просто поделить напряжение на ток, но только это не будет никаким сопротивлением.

Не совсем ясно, какой схемой замещения вы пользовались. Было бы проще, если бы показали. Если это то, о чем я думаю, и сопротивление э-к равно сумме э и к сопротивлений, то непонятно, почему так много. Так. Пусть транзистор Н-П-Н. Тогда электроны из эммитера инжектируются в базу. сопротивление для них мало. в базе они являются уже не основными носителями, т. к. там основные дырки (П-тип) . Переход База-коллектор ускоряет эти электроны и они попадают на выход. значит — сопротивление Э-К ооооочень маленькое. Дырки из базы могут бежать только в эммитер, уменьшая сопротивление Э-Б, но их на пару порядков меньше электроны. Сопротивление Б-К ооочень большое — потому что между ними барьер: электроны К не могут его преодолеть также как и дырки Б. Возьмите хороший учебник и почитайте. Он даст вам полный обзор, а не кусочные знания. Если препод придрался, значит что-то не понимаете. Нравится учебник

Все тот же коллектор и эмиттер

цоколевка транзисторов введи в инете

Не забивй голову, возьми справочник или откопай в интернете.

Если транзистор обратный ( стрелка эмиттера вне кружка) база, относительно эм. и кол. покажет 200 — 800 Ом (вот это значение может быть разным но почти одинаковым для отдельного тр-ра) при присоединении к ней красного (+) провода прибора. При присоединении чёрного (СОМ) на базу, относительно других прибор ничего не покажет. Для прямого всё наоборот. Надо стараться не касаться пальцами любых токоведущих частей тр -ра и корпуса в том числе . Между коллектором и эмиттером в маломощных и не составных мощных тр-рах сопротивление не звониться в любую сторону. В составных (КТ825 и пр) звонится, не заморачивайся! Для германиевых несколько иначе.. . но кремний по базе даёт почти одинаковый результат и на кол. и на эм. Не забудь что у современных тр-ров корпус, если он доступен, вскгда коллектор. (есть экзотика )

между базой и эмиттером большее сопротивление чем между базой и коллектором

разброс сопротивлений БК и БЭ даже в рамках одной партии достаточно большой, чтобы можно было с уверенностью определять КЭ по сопротивлению, дело в том, что сопротивление измеряется под определённым напряжением тестера, и именно от него и зависит это сопротивление (ВАХ транзистора) . поэтому определить можно только по цоколёвке, благо в большинстве случаев она типовая для определённых типов корпусов.

Что то полная лапша, омметр при исправном транзисторе, покажет сопротивление, база — эмиттер, база- коллектор в пределах 12-30 ом, зависит от типа, эти значения почти одинаковы, а если есть ощутимая разница, в показаниях, к примеру — база -эмиттер 20 ом, а база — коллектор 150 ом, то это составной транзистор…. Показания в 5 ом, можно принять, как пробой….))))) Учись работать с прибором….

Как определить мультиметром где у транзистора база, эмиттер, коллектор. Только доступно! Ей богу у всех разные)

Это несложно, хотя и трудоёмко. Включите мультиметр в режим проверки диодов, ну или в режим измерения сопротивления. Определить, где база и какого типа транзистор, не штука: когда щуп на базе и второй щуп то на коллекторе, то на эмиттер, в обоих случаях диод должен «звониться». Тем самым можно найти вывод базы. А то, какой именно щуп (положительный или отрицательный) оказался на базе, говорит о типе транзистора: если положительный — то транзистор npn, если отрицательный — pnp. Теперь надо отделить коллектор от эмиттера. Для этого надо сравнить падение напряжения (или показания сопротивления) для двух случаев: просто база на второй вывод, или база, соединёная с третьим выводом, — на второй. Если вот этот третий вывод, соединённый с базой накоротко, — эмиттер, то показания мультиметра не изменятся. А вот если это коллектор — то измеренное напряжение несколько уменьшится (для кремниевого транзистора это примерно 0,1-0,2 В) . Это вполне заметно на цифровом мультиметре. Ну собсно ффсё.

Вне зависимости от структуры транзистора между базой и колектором, базой и эмиторм премерно одинаковое сопротивление (колектор меньше чуть чуть) в обратном направлении не звонится методом научного тыка тестером находим данную комбинацию

Б-Э звонится Б-К звонится, обратно не звонятся, К-Э звонится в зависимости от того какой полупроводник n-p-n или p-n-p

1 я ножка база 2 эмиттер 3 коллектор европейский и американский стандарт

Прочтите ниже по ссылке. Тем всё объяснено достаточно просто, подробно и с фотографиями: httpЪЪЪ: //ЪЪЪsesaga.ЪЪЪru/kak-proverit-tranzistor-multimetrom.html Твёрдые знаки из ссылки уберите.

Как подключается транзистор? Объясните новичку. Куда Эмиттер, куда коллектор, куда базу?

Это зависит от типа и марки. и где он используется или планируется использоваться

зависит от типа перехода, и схемы в которой он работает. почитай <a rel=»nofollow» href=»http://ru.wikipedia.org/wiki/Транзистор» target=»_blank»>http://ru.wikipedia.org/wiki/Транзистор</a>

<a rel=»nofollow» href=»http://radiocon-net.narod.ru/page16.htm» target=»_blank» >тебе сюда!! </a><img src=»//otvet.imgsmail.ru/download/2dfdeb483f98784d63ffdd2dede53b2c_i-373.gif» >

Самое распространённое подключение — это, как показал valcoder на прилагаемой схеме. В схеме стоит транзистор N-P-N типа (обратной проводимости, направление стрелочки на эмиттере указывает тип проводимости) . Эмиттер (со стрелочкой) сидит на земле, к коллектору подключается нагрузка (сопротивление) , на базу через ограничивающее сопротивление подаётся управляющий сигнал. Взависимости от схемы подключения, транзистор может работать в ключевом или усилительном режиме.

Тебе же valcoder всё разрисовал! На примере транзистора структуры n-p-n показан элементарный усилитель. Эмиттер — со стрелочкой, база — перпендикуляр. Коллектор — догадайся с трёх раз! Цоколёвку батарейки тоже объяснять?