Jak nasycić tranzystor NPN?

Rozumiem, że w „trybie nasycenia” BJT działa jak zwykły przełącznik. Użyłem tego przed napędzaniem diod LED, ale nie jestem pewien, czy dobrze rozumiem, w jaki sposób doprowadziłem tranzystor do tego stanu.

Czy BJT nasyca się, podnosząc Vbe powyżej pewnego progu? Wątpię w to, ponieważ BJT, tak jak je rozumiem, są sterowane prądem, a nie napięciem.

Czy BJT nasyca się, pozwalając Ibowi przekroczyć określony próg? Jeśli tak, to czy próg ten zależy od „obciążenia” podłączonego do kolektora? Czy tranzystor jest nasycony po prostu dlatego, że Ib jest wystarczająco wysoki, aby beta tranzystora nie było już czynnikiem ograniczającym w Ic?

Przeprowadź wystarczającą ilość prądu do podstawy, aby złącze kolektor-podstawa było skierowane do przodu. Ile prądu będzie zależeć od rodzaju tranzystora. „nasycenie” ma związek z liczbą nośników ładunku w regionie bazowym, które mogą dostać się do regionu kolektora. Niektóre będą pochodzić z terminala bazowego, ale o wiele więcej trafi do regionu bazowego z regionu emitera. Poza pewną ilością prądu podstawowego, po prostu nie będzie wzrostu dostępnych nośników ładunku, które mogą przekroczyć skrzyżowanie BC.

Tranzystor ulega nasyceniu, gdy połączenia zarówno emiter bazy, jak i kolektor bazy są zasadniczo skierowane do przodu. Więc jeśli napięcie kolektora spadnie poniżej napięcia podstawowego, a napięcie emitera będzie niższe niż napięcie podstawowe, wówczas tranzystor jest nasycony.

Rozważ ten obwód wzmacniacza wspólnego emitera. Jeśli prąd kolektora jest wystarczająco wysoki, wówczas spadek napięcia na rezystorze będzie wystarczająco duży, aby obniżyć napięcie kolektora poniżej napięcia podstawowego. Należy jednak pamiętać, że napięcie kolektora nie może spaść zbyt nisko, ponieważ złącze kolektor-podstawa będzie wtedy jak dioda nastawiona do przodu! Będziesz miał spadek napięcia na złączu kolektor-baza, ale nie będzie to zwykle 0,7 V, będzie bardziej jak 0,4 V.

$V_{be}$$I_b$$V_{be}$$I_b$$I_c$$V_{CC}$

Komentarz uzupełniający do Twojego oświadczenia

Czy BJT nasyca się, podnosząc Vbe powyżej pewnego progu? Wątpię w to, ponieważ BJT, tak jak je rozumiem, są sterowane prądem, a nie napięciem.

Istnieje wiele różnych sposobów opisu działania tranzystora. Jednym z nich jest opisanie zależności między prądami w różnych zaciskach:

itd. Patrząc na to w ten sposób, można powiedzieć, że prąd kolektora jest kontrolowany przez prąd bazowy .

Innym sposobem spojrzenia na to byłoby opisanie związku między napięciem emiterów bazowych a prądem kolektora

Patrząc na to w ten sposób, prąd kolektora jest kontrolowany przez napięcie podstawowe .

To jest zdecydowanie mylące. Długo mnie to myliło. Prawda jest taka, że ​​tak naprawdę nie można oddzielić napięcia emitera od prądu bazowego, ponieważ są one ze sobą powiązane. Więc oba widoki są poprawne. Kiedy próbuję zrozumieć konkretną konfigurację obwodu lub tranzystora, uważam, że zwykle najlepiej jest wybrać model, który ułatwia analizę.

Edytować:

Czy BJT nasyca się, pozwalając Ibowi przekroczyć określony próg? Jeśli tak, to czy próg ten zależy od „obciążenia” podłączonego do kolektora? Czy tranzystor jest nasycony po prostu dlatego, że Ib jest wystarczająco wysoki, aby beta tranzystora nie było już czynnikiem ograniczającym w Ic?

$I_b$$V_{CC}$$R_C$$R_E$

Tranzystor BJT zostanie nasycony w chwili, gdy Ic nie będzie podążał za relacją liniową:

$I_c = HFE * I_b$

Zatem wszystko, co musimy zrobić, to ograniczyć Ic do osiągnięcia tej wartości.

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

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

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

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

Jeśli używasz tranzystora jako przełącznika, zaleca się dodanie dodatkowego rezystora (10K) między podstawą a ziemią (w celu szybkiego przełączania i zapobiegania wyciekom, pod warunkiem, że BJT jest typu NPN)

Nasycenie ma miejsce, gdy wzrost nakładu nie powoduje wzrostu wydatku. W BJT dzieje się tak, ponieważ moc wyjściowa osiągnęła maksymalne przewodzenie prądu.

Metodę, którą projektuję, aby zapewnić, że przełączający BJT w trybie wspólnego emitera zostanie nasycony, gdy przewodzenie ...

Znajdź w karcie danych BJT jej Ic (maks.) I hFE (min).

Obliczyć wymagany prąd podstawowy Ib jako 5 x Ic (maks.) / HFE (min)

5 x jest osobistym „współczynnikiem krówki”, pozwalającym na dodatkowy prąd bazowy, aby zapewnić pełne nasycenie BJT.

Zakłada to prosty przypadek: niewielki BJT w trybie wspólnego emitera przełączający mały (powiedzmy <2 A) ładuje niską częstotliwość (powiedzmy <50 kHz) odpowiednim źródłem prądu bazowego. W przeciwnym razie należy wziąć pod uwagę inne warunki analogowe, takie jak nasycenie BJT zapewni dobrą wydajność przełączania lub jeśli MOSFET / itp. należy zamiast tego użyć. (Jest to jednak poza zakresem tej odpowiedzi).

Wiem, że to stare pytanie, ale wiele osób wciąż je ogląda.

$i_C/i_B$

$h_{fe}$

$V_{BE}$

$V_{CEsat}$

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

Beta 0,1 rzadko byłaby przydatna lub akceptowalna, ale w tym przypadku tak było.

$R_{DSon}$

Istnieją dwa sposoby wprowadzenia tranzystora w tryb nasycenia:

1) Zastosowanie rezystora Rc: możemy obliczyć maksymalny prąd (Ic), zakładając Vce = 0. Ic (maks.) = Vcc / Rc

można znaleźć odpowiedni prąd podstawowy (Ib) = Ic / (beta).

Tranzystor będzie nasycony, jeśli zastosujesz prąd bazowy większy niż powyżej obliczonego prądu bazowego

2) Za pomocą znamionowego prądu nasycenia (Arkusz danych): Można zastosować prąd bazowy, który ma tendencję do wytwarzania większego prądu kolektora niż podano w arkuszu danych

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

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

$I_{C}$

Bądź ostrożny, aby uzyskać ten zysk.

NPN BJT przejdzie w tryb nasycenia, gdy Vcb spadnie poniżej pewnej wartości. Sedra i Smith używają wartości 0,4 V, ale będzie to zależne od urządzenia.

Chociaż nie mam pojęcia, dlaczego miałbyś chcieć używać BJT jako przełącznika. MOSFETY lepiej nadają się do tego zadania.