Напряжение эмиттер коллектор: Немного о транзисторах…

Параметры и корпуса биполярных транзисторов

Добавлено 16 февраля 2018 в 07:56

Как и все электрические и электронные компоненты, транзисторы имеют ограничения по напряжению и току, при которых они могут работать без повреждений. Поскольку транзисторы более сложны, чем некоторые другие компоненты, они, как правило, имеют больше видов параметров. Ниже приведено подробное описание некоторых типовых параметров транзисторов.

Рассеиваемая мощность: когда транзистор проводит ток между коллектором и эмиттером, между этими двумя выводами на нем также падает и напряжение. В любой момент времени мощность, рассеиваемая транзистором, равна произведению тока коллектора и напряжения коллектор-эмиттер. Как и резисторы, транзисторы рассчитаны на то, сколько ватт каждый из них может рассеивать спокойно, не получая при этом повреждений. Высокая температура – смертельный враг всех полупроводниковых приборов, а биполярные транзисторы, как правило, более подвержены термическому повреждению, чем большинство из них. Значения мощности всегда связаны с температурой окружающей среды. Когда транзисторы должны использоваться в более жарких условиях (>25°C), значения рассеиваемой ими мощности должны быть уменьшены, чтобы избежать сокращения срока службы.

Обратные напряжения: как и диоды, биполярные транзисторы рассчитаны на максимально допустимые напряжения обратного смещения на их PN переходах. Эти параметры включают в себя значения напряжений для перехода эмиттер-база V_ЭБ, для перехода коллектор-база V_КБ, а также напряжение между коллектором и эмиттером V_КЭ.

V_ЭБ, максимальное обратное напряжение между эмиттером и базой, для некоторых слаботочных транзисторов составляет примерно 7 В. Некоторые разработчики схем используют дискретные биполярные транзисторы в качестве стабилизировано на 7 В последовательно с токоограничивающим резистором. Транзисторные входы аналоговых интегральных микросхем также имеют параметр V_ЭБ, если превышение которого приведет к повреждению, если использование стабилитронов на входах недопустимо.

Параметр максимального напряжения коллектор-эмиттер V_КЭ может считаться максимальным напряжением, которое транзистор может выдержать в режиме полной отсечки (ток базы равен нулю). Этот параметр имеет особое значение при использовании биполярного транзистора в качестве ключа. Типовое значение для слаботочного транзистора составляет от 60 до 80 В. Для силовых транзисторов этот параметр может составлять до 1000 В, например, у транзистора горизонтального отклонения в дисплее на электронно-лучевой трубке.

Ток коллектора: Максимальное значение тока коллектора I_К, указываемое производителем в амперах. Типовые значения для слаботочных транзисторов составляют от 10 до 100 мА, для силовых транзисторов – десятки ампер. Имейте в виду, что это максимальное число предполагает состояние насыщения (минимальное падение напряжения между коллектором и эмиттером). Если транзистор не находится в режиме насыщения, и между коллектором и эмиттером падает существенное напряжение, то значение максимальной рассеиваемой мощности будет превышено до достижения максимального значения тока коллектора. Это просто нужно иметь в виду при разработке транзисторных схем!

Напряжения насыщения: В идеале транзистор в режиме насыщения действует как замкнутый ключ с контактами на коллекторе и эмиттере, при этом падение напряжения между коллектором и эмиттером равно нулю при максимальном токе коллектора. В реальности этого никогда не бывает. Производители указывают максимальное падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения и между коллектором и эмиттером, и между базой и эмиттером (прямое падение напряжения на этом PN переходе). Напряжение коллектор-эмиттер в режиме насыщения, как правило, составляет 0,3 вольта или менее, но это значение, конечно, зависит от конкретного типа транзисторов. Низковольтные транзисторы (с низким V_КЭ) показывают более низкие напряжения насыщения. Напряжение насыщения также снижается при увеличении тока базы.

Прямое падение напряжения база-эмиттер, V_БЭ, совпадает с аналогичным параметром у диода, ≅ 0,7 В, что не должно удивлять.

Коэффициент бета: Отношение тока коллектора к току базы, β является основным параметром, характеризующим усилительную способность биполярного транзистора. При расчетах схем β обычно постоянной величиной, но, к сожалению, на практике это далеко не так. Таким образом, производители предоставляют набор показателей β (или “h_fe“) для определенного транзистора в широком диапазоне рабочих условий, обычно в виде максимальных/минимальных/типовых значений. Вы можете удивиться, увидев, насколько большие отклонения β можно ожидать при нормальных рабочих условия. В спецификации на один популярный слаботочный транзистор, 2N3903, указывается, что коэффициент β может быть в диапазоне от 15 до 150 в зависимости от величины тока коллектора. Как правило, β будет самым высоким при средних токах коллектора и уменьшается для очень низких и очень высоких токах коллектора. h_fe – это усиление по переменному току малых сигналов; h_FE – это усиление по переменному току больших сигналов или усиление по постоянному току.

Коэффициент альфа: Отношение тока коллектора к току эмиттера, α=I_К/I_Э. α может быть получен из β, так как α=β/(β+1).

Биполярные транзисторы поставляются в самых разных физических корпусах. Тип корпуса в первую очередь зависит от требуемой рассеиваемой мощности транзистора, так же как и для резисторов: чем больше максимальная рассеиваемая мощность, тем устройство должно быть больше по размеру, чтобы оставаться холодным. На рисунке ниже показано несколько стандартных типов корпусов для трехвыводных полупроводниковых устройств, любой из которых может использоваться для размещения биполярного транзистора. Существует много других полупроводниковых устройств, отличных от биполярных транзисторов, которые тоже имеют три вывода. Следует отметить, что выводы пластиковых транзисторов могут различаться при одном типе корпуса, например, TO-92 на рисунке ниже. Без определения маркировки устройства или проведения электрических тестов невозможно определить назначения выводов у трехвыводного полупроводникового устройства.

Корпуса транзисторов, размеры в мм

Небольшие пластиковые транзисторные корпуса, такие как TO-92, могут рассеивать единицы сотен милливатт. Металлические корпуса, TO-18 и TO-39, могут рассеивать больше мощности, несколько сотен милливатт. Пластиковые корпуса мощных транзисторов, такие как TO-220 и TO-247, рассеивают более 100 ватт, приближаясь к рассеиванию полностью металлического TO-3. Параметры рассеивания, приведенные на рисунке выше, являются максимальными, когда-либо виденными автором у высокомощных устройств. Большинство силовых транзисторов рассчитано на половину или меньше указанной мощности. Для оценки фактических значений смотрите технические описания на конкретные устройства. Полупроводниковый кристалл в пластиковых корпусах TO-220 и TO-247 установлен на теплопроводной металлической пластине, которая переносит тепло от задней части корпуса к металлическому радиатору (не показан). Перед установкой транзистора на радиатор на металл наносится тонкий слой теплопроводящей пасты. Поскольку металлические пластины в корпусах TO-220 и TO-247 и корпус TO-3 соединены с коллектором, иногда необходимо электрически изолировать их от заземленного радиатора с помощью вставки из слюды или полимерной шайбы. Параметры в технических описаниях для мощных корпусов действительны только при установке на радиатор. Без радиатора TO-220 в свободном пространстве безопасно рассеивает примерно 1 ватт.

Максимальные значения рассеиваемой мощности из технических описаний на практике достичь трудно. Значение максимальной рассеиваемой мощности основано том, что радиатор поддерживает температуру корпуса транзистора не более, чем 25°C. Но при воздушном охлаждении радиатора это сложно. Допустимая рассеиваемая мощность уменьшается при повышении температуры. Многие технические описания предоставляют графики зависимости рассеиваемой мощности от температуры.

Подведем итоги

• Рассеиваемая мощность: максимально допустимая рассеиваемая мощность на постоянной основе.
• Обратные напряжения: максимально допустимые V_КЭ, V_КБ, V_ЭБ.
• Ток коллектора: максимально допустимый ток коллектора.
• Напряжение насыщения – падение напряжения VКЭ в насыщенном (полностью проводящем) транзисторе.
• Коэффициент бета: β=I_К/I_Б.
• Коэффициента альфа: α = I_К/I_Э = β/(β+1).
• Основным фактором, влияющим на рассеиваемую мощность, являются корпуса транзисторов. Большие корпуса рассеивают больше тепла.

Оригинал статьи:

• Transistor Ratings and Packages (BJT)

Теги

Биполярный транзисторНапряжение насыщенияОбратное напряжениеОбучениеРассеиваемая мощностьТок коллектораЭлектроника

Назад

Оглавление

Вперед

Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении Калькулятор

✖Напряжение на переходе база-эмиттер — это прямое напряжение между базой и эмиттером транзистора. ⓘ Напряжение на переходе база-эмиттер [VBE]		AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт	+10% -10%
✖Напряжение на переходе база-коллектор – это электрический потенциал между областью базы и коллектора транзистора.ⓘ Напряжение на переходе база-коллектор [VBC]		AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт	+10% -10%

✖Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении vⓘ Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении [V CESat]

AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Напряжение на переходе база-эмиттер: 5 вольт –> 5 вольт Конверсия не требуется
Напряжение на переходе база-коллектор: 2 вольт –> 2 вольт Конверсия не требуется

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

3 вольт –> Конверсия не требуется

< 8 Концентрация меньшинства носителей Калькуляторы

Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении формула

Напряжение коллектор-эмиттер при насыщении = Напряжение на переходе база-эмиттер-Напряжение на переходе база-коллектор
V_CESat = V_BE-V_BC

Что такое V

Напряжение коллектор-эмиттер v

Share

Copied!

транзисторов.

Почему напряжение коллектор-эмиттер должно быть ≥ 0,3 В?

\$\начало группы\$

В последнее время я изучал транзисторы в своем классе, и одно из «правил» состоит в том, что для транзистора требуется минимальное падение напряжения между C и E, то есть V _CE ≥ 0,3 В.

дано понять, почему это так. Я искал на некоторых сайтах для этого, но не нашел объяснения. Есть что-то, чего я не вижу?

• транзисторы
• БЖТ

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если вы разрабатываете транзисторную схему для переключения и с низкими потерями, вы хотели бы, чтобы Vce было как можно меньше. Вы хотели бы, чтобы транзистор был в состоянии насыщения. Для относительно слаботочного одиночного кремниевого транзистора что-то вроде 300 мВ является разумной мерой его насыщения.

Например, рассмотрим 2Н4401, распространенный НПН ТО-92 транзистор. Вот типичное поведение при насыщении:

Как вы можете видеть, Vce(sat) 300 мВ покрывает полезный диапазон транзистора.

Вы также можете выбрать 100 мВ для токов коллектора менее 100 мА, это просто разумный выбор, основанный на поведении реальных транзисторов.

Ни то, ни другое не может быть реализовано для мощных транзисторов. Вот аналогичный график для 15A 2N3055:

Как видите, даже при 10A и принудительной бета-версии 10 вам повезет, если Vce окажется ниже нескольких вольт.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Напряжение коллектор-эмиттер представляет собой сумму напряжения коллектор-база базы-эмиттера и $$V_{CE}=V_{CB}+V_{BE}$$ Чтобы получить ощутимый ток через транзистор в прямом активном В режиме Si npn-транзистора прямое смещение np-перехода эмиттер-база $V_{BE}$ должно быть достаточно большим (положительным), чтобы создать заметный ток транзистора эмиттер-коллектор.

Вы можете считать, что это $$V_{BE}≧0,3V$$ В прямом активном режиме транзистора np-переход коллектор-база должен быть смещен в обратном направлении, поэтому напряжение коллектор-база должно быть $V_{CB} ≥0V$ Отсюда следует, что в прямом активном режиме напряжение коллектор-эмиттер должно удовлетворять $$V_{CE}=V_{CB}+V_{BE}≧0,3V$$

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Вот очень простая транзисторная схема:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab}

Когда я запускаю симулятор постоянного тока, я получаю следующие значения: напряжение коллектора составляет около 134 мВ – хорошо ниже базового напряжения, которое составляет 702 мВ (и меньше, чем ваше «эмпирическое правило» 0,3 В).

Транзистор начинает проводить, когда в BE-переходе протекает значительный ток — поскольку это (si)-переход, это происходит при напряжении около 0,6 В.

Зависимость экспоненциальная — поэтому изменение напряжения, необходимое для удвоения тока, составляет довольно маленький.

Теперь, когда коллектор притягивается к эмиттеру, BC-переход начинает смещаться в прямом направлении: как только это происходит, он «крадет» ток у базы, и меньше тока доступно для протекания в BE-переходе. По этой причине коллектор можно вытянуть немного ниже базы , но не слишком. И 0,3 В (что составляет половину номинального смещения 0,6 В перехода BE) является разумным эмпирическим правилом.

Как показывает вышеприведенное моделирование, фактические значения, которые вы получаете, будут немного отличаться от транзистора к транзистору — 2N3904 считается «переключающим» транзистором с низким Vce, но другие транзисторы могут иметь более высокие значения.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Для линейности (низкое усиление искажений) посмотрите на этот график:

Если вы работаете с очень низкими токами, ваша линейная область включает Vce < 0,5 В. При более высоких токах (необходимых для быстрого отклика) ваша линейная область начинается с 1 вольта или даже выше на Vce.

Теперь….. каким будет Vbe для очень малых токов? для больших токов?

Предположим, что Vbe равно 0,7 В для Ie = 1,0 мА.

Тогда Vbe будет 0,7 В – (3 * 0,060 В) = 0,7 – 0,18 = 0,52 В для Ie = 1,0 мкА.

И Vbe будет 0,52 В – (3 * 0,060 В) = 0,52 – 0,18 = 0,34 В для Ie = 1,0 наноА.

И Vbe будет 0,34 В – (3 * 0,060 В) = 0,34 – 0,18 = 0,16 В для Ie = 1,0 пикоА.

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

транзисторов – В чем разница между напряжением насыщения «коллектор-эмиттер» и «база-эмиттер»?

спросил 4 года, 8 месяцев назад

Изменено 2 года, 9 месяцев назад

Просмотрено 9к раз

\$\начало группы\$

Как видно из таблицы данных ниже для NPN-транзистора 2n2222a, «напряжение насыщения коллектор-эмиттер» и «напряжение насыщения база-эмиттер» определены соответственно как от 0,3 до 1,0 и от 1,2 до 2,0. Кажется, я понимаю насыщение транзистора, но в чем разница между насыщением коллектор-эмиттер и насыщением база-эмиттер?

• транзисторы
• бджт
• насыщение

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Vce(sat) — это напряжение, измеренное на коллекторе относительно эмиттера при заданных условиях (скажем, 150 мА протекающего тока коллектора и 15 мА приложенного базового тока (принудительное бета, равное 10, получается путем деления Ic на Ib, таким образом, 150 на 15 мА)

Vbe(sat) — напряжение, измеренное на базе относительно эмиттера при указанных выше условиях

Таким образом, если вы хотите переключить нагрузку 150 мА в этих условиях с (скажем) входом 10 В, вы будете использовать последнее число, чтобы определить требуемое значение резистора, чтобы получить минимальный необходимый базовый ток (и убедитесь, что вы не превышаете любой максимум, если указан минимум Vbe(sat)).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

В чем разница между Vbe(sat) и Vce(sat)?

Vce(sat)-Vbe(sat)= Vcb (sat) определяется, когда коэффициент усиления по току падает до 10 в качестве переключателя, а не источника тока.

Это примерно 1 вольт при 500 мА и ~ 0,9 В при 150 мА при Ic/Ib=10 из таблицы выше.

• при использовании Ic/Ib=10 в большинстве случаев (~ 10 % наихудшего случая hFE)

• Vbe имеет сильно легированный P-N переход с базовым расширением R или эквивалентным. серия R,

• ESR(b-e) = ΔVbe/ΔIb = (2,0–1,2) В/(50–15) мА = 23 Ом в этом диапазоне.

• Аналогично для Rce или ESR(c-e)=(1,0-0,3)В/(500-150)мА= 2 Ом (или в 10 раз меньше)

• На самом деле Vcb становится смещенным в прямом направлении при насыщении, поэтому качество сверхнизкого Vce зависит от того, как транзистор легирован и обработан (запатентован).