Dlaczego BJT jest uważany za „sterowany prądem”?

Za pomocą BJT możemy sterować prądem bazowym za pomocą Vin (z diagramu). Dlaczego podręczniki stwierdzają, że BJT są sterowane prądem, skoro zmiana napięcia steruje prądem przez kolektor?

W powyższym obwodzie Vin kontroluje prąd płynący do bazy, a nie spadek napięcia na bazie i emiterze samego tranzystora.

Spadek napięcia na Vbe będzie zawsze wynosił około 0,7 V dla Vin> 0,7; nadwyżka napięcia spadnie na R1.

Zmieniając Vin, faktycznie kontrolujesz przepływ prądu do bazy na podstawie równania:

Preambuła

Zacznijmy od małej dygresji: co sprawia, że ​​generator jest generatorem prądu zamiast generatora napięcia? Spójrz na charakterystykę VI: ta o przeważnie stałym napięciu (prawie pozioma w płaszczyźnie IV) będzie nazywana generatorem napięcia, ta o przeważnie stałym prądzie (prawie pozioma w płaszczyźnie VI) będzie nazywana generatorem prądu.

(Zdjęcia pochodzą ze strony z samouczkami elektroniki)

Wynika to z faktu, że „akcent” dotyczy stałej wielkości (dostarczanego napięcia lub prądu - podczas gdy druga ilość jest zmienna w zależności od obciążenia i zgodności generatora). (Notatka 1)

W kontrolowanym urządzeniu akcentem jest zmienna ilość. Biorąc pod uwagę wykładniczą charakterystykę wejściową, która pozostawia Vbe prawie stałą, jest to prąd, który chciałbyś widzieć jako zmienną kontrolującą. Jest to bezpośrednia konsekwencja propagacji błędów: gdy masz stromą funkcję, mały błąd w prawie stałej wielkości x zamieni się w znacznie większy błąd w bardzo różnej wielkości q (i odwrotnie).

Zdjęcie zrobione z „Wstępu do analizy błędów”, Taylor i zniekształcone, aby pasowało do celu

Najważniejsze jest to, że łatwiej jest rozróżnić między 10 e 40 uA (stosunek 1 do 4) niż oddzielić 0,65 i 0,67 V (stosunek 1 do 1,03). (Uwaga dla mniej elastycznych umysłów: podobnie jak bardziej ekstremalne wartości, których użyłem przed tą edycją, są to wartości mające na celu pokazanie kontrastu między zauważalną zmianą tego, co chcesz widzieć jako zmienną kontrolującą - prąd wchodzący do bazy - i słaba zmiana napięcia między bazą a emiterem).

Najprostsza rzecz

Możesz zobaczyć, dlaczego nazywa się to sterowaniem prądem, przesuwając go do granic, przyjmując najprostszy model BJT, jak pokazali Chua, Desoer i Kuh w swoich „Obwodach liniowych i nieliniowych”: na poniższych zdjęciach wszystkie diody są idealne ( napięcie progowe wynosi zero, podobnie jak rezystancja szeregowa; są to idealnie otwarte obwody, gdy napięcie jest skierowane do tyłu i idealne zwarcia, gdy napięcie jest skierowane do przodu).

E0 dodaje napięcie progowe do charakterystyki wejściowej, podczas gdy działanie tranzystora jest wyrażone przez ic = beta * ib. Należy pamiętać, że prądowy generator prądu jest kontrolowany. Oto odpowiednie charakterystyki wejściowe i wyjściowe

Całkiem proste, prawda? Możesz jednak porównać je z rzeczywistymi cechami i przekonać się, że są do nich podobne. Jest to prosty model, który można wykorzystać do modelowania obwodów, w których poprzez zmianę ib (nie można zmienić Vbe w tym modelu, ponieważ jest on naprawiony) zmienia się wartość Ic. Możesz zobaczyć, jak możesz zmienić ib, przecinając charakterystykę wejściową z linią obciążenia wejściowego

Zmieniając E1 (nie stanowi części BJT) zmieniasz ib (część BJT). Następnie można znaleźć wartość ic odpowiadającą tej wartości ib, wybrać odpowiednią charakterystykę wyjściową i znaleźć napięcie przez przecięcie z linią obciążenia wyjściowego.

Ktoś wskoczy na swoje miejsce krzycząc „ CO? Używasz wersji beta do zaprojektowania wzmacniacza, który zostanie wprowadzony do światowej produkcji do zastosowań nuklearnych o kluczowym znaczeniu? Poza tym, skąd, jak myślisz, pochodzi wersja beta? Co więcej, nie znasz tej wersji beta może zmienić się nawet o dziewięćdziesiąt procent gazillionów, patrząc na to? ”

Chodzi o to, że dla danego tranzystora masz rozsądnie zdefiniowaną wartość beta (możesz ją zmierzyć wcześniej, więc nie ma znaczenia, czy partia produkcyjna wykazuje wstydliwą dyspersję), a jeśli nie wędrujesz zbyt daleko, możesz rozsądnie zignorować jego zmienność z innymi parametrami elektrycznymi. Zauważ, że jest to uproszczony model, który nie modeluje odmian beta z temperaturą, prądem, a nawet kolorem włosów; jest to uproszczony model, który chwyta sedno działania tranzystora, podobnie jak czasami oczerniany „człowiek tranzystorowy” z The Art of Electronics.

Czy potrafisz znaleźć częstotliwość odcięcia tranzystora w tym modelu? Nie. Czy możesz wyjaśnić wczesny efekt za pomocą tego modelu? Nie. Czy możesz uwzględnić różnicę rezystancji złącza BE w tym modelu? Nie. Czy możesz uwzględnić produkcję pary ładunków z powodu promieniowania? Nie. Czy potrafisz uwzględnić kwantyzację drugiego pola i wygięcie czasoprzestrzeni? Nie.

Czy to oznacza, że ​​ten model jest całkowicie bezużyteczny? Nie. Niezwykle uproszczone zachowanie tego modelu pokazuje, dlaczego wiele podręczników stwierdza, że ​​BJT są obecnie kontrolowane. Rzeczywista charakterystyka wejściowa przypomina tę linię pionową, w której można zmieniać tylko ib, a nie vbe, której wartość uważa się za stałą. (I dlatego dokonałem tej dygresji na początku tej odpowiedzi).

Możesz porównać najprostszy model dla Mosfet: strona 151 w Chua też go ma.

Jak widać, prąd bramki jest stały (zerowy, aby być pedantyczny), warunek podwójny do pokazanego w BJT: charakterystyka wejściowa VI jest pozioma. Jedyną kontrolą, jaką tu masz, są vgs. Czy to oznacza, że ​​negujemy istnienie efektu tunelu? Nie, to tylko model. Uproszczony model, który między innymi nie bierze pod uwagę tunelowania, ale wciąż udowadnia, dlaczego w MOSFET działasz na napięcie źródła bramkowego.

Do tej pory widzieliśmy, jak (uproszczoną) relację między ib i ic można postrzegać jako kontrolę ic za pomocą ib, poprzez beta. Ale możemy również użyć alfa, dlaczego nie? Pozwolę sobie zacytować dosłownie inny podręcznik, w którym rozważane są obecnie kontrolowane urządzenia BJT: „Fizyka kwantowa atomu, cząsteczek, ciał stałych, jąder atomowych i cząstek 2e”, autorstwa Eisberga i Resnicka, s. 1. 474 (na stronie 475 pokazano wspólną konfigurację podstawową):

Podstawową ideą działania tranzystora jest to, że prąd w obwodzie emitera kontroluje prąd w obwodzie kolektora. Ponad 90% prądu przez emiter, dzięki czemu prądy mają podobną wielkość. Napięcie w kolektorze bazowym może być jednak znacznie większe niż w połączeniu emiter-baza, ponieważ to pierwsze jest odwrócone, więc moc wyjściowa w obwodzie kolektora może być znacznie większa niż moc wejściowa w obwodzie emitera . Dlatego tranzystor działa jak wzmacniacz mocy.

Czy ci dwaj panowie nie są świadomi roli, jaką odgrywa mechanika kwantowa w pasmowej teorii ciał stałych? Czy nie słyszeli o statystykach kwantowych? Czy w ogóle wiedzą, czym jest dziura (nie wspominając o tempco)? Czy mogli zapomnieć, że przyłożenie napięcia może zmodyfikować profile poziomu energii przypisane pasmom wartościowości i przewodnictwa? Nie wydaje mi się Po prostu wybrali prostszy model, aby wyjaśnić, w jaki sposób można interpretować tak zwane działanie tranzystorowe.

Artysta Bruno Munari powiedział kiedyś: „ Komplikowanie jest proste, uproszczenie jest skomplikowane. ... Każdy jest w stanie skomplikować. Tylko nieliczni mogą to uprościć ”. Między innymi Chua, Desoer, Kuh, Eisberg i Resnick postanowili uprościć.

Kto pierwszy gra w bazie?

Wróćmy do (prawie) prawdziwych tranzystorów. Oto pierwsze znaki vbe, które wymyśliłem po wyszukiwaniu grafiki Google :

Nie wiem, czy to prawda, ale wydaje się prawdopodobne. Należy tutaj zauważyć, że gdy ib zmienia się znacznie, o 100 procent, vbe zmienia się w stosunkowo niewielkich ilościach, zaledwie o kilka procent. Wynika to z wykładniczej relacji złącza BE. Powiedzmy, że chcesz użyć tego BJT do wytworzenia 10 mA w dni nieparzyste i 15 mA w dni parzyste. W twojej dłoni masz niemieckie laboratorium mierzące beta konkretnego tranzystora i wyszło ono jako 250 w całym zakresie zainteresowania. Załóżmy, że masz generator prądu i napięcia z dokładnością 10%.

Bieżąca kontrola : Możesz użyć ic = beta ib, aby znaleźć wartość ib, którą musisz ustawić. Wartości nominalne 10 i 15 mA ic wymagają wartości nominalnych 40 e 60 uA dla ib. Biorąc pod uwagę dokładność generatora prądu, można oczekiwać następujących zakresów prądu na wejściu i wyjściu:

ib = 36-44 uA -> ic = 9-11 mA ib = 54-66 uA -> ic = 13,5-16,5 mA

Kontrola napięcia : Nie wierzysz w wersję beta, więc musisz określić napięcie, które wytworzy vbe… Tak, czego? Przeczytaj go na powyższym wykresie (ale wtedy musisz zaakceptować straszną relację ic = beta ib). Myślę, że będziesz musiał użyć modelu Ebersa-Moll'a, aby obliczyć wartości do pożądanych wartości dla ic. Ale powiedzmy, że ustaliliśmy, że jest to dokładnie 0,65 i 0,67 V (tak jak użyłem dokładnej wartości dla wersji beta powyżej). Kiedy próbujemy ustawić te dokładne wartości, nasz 10% dokładny generator wykonany w Chinach dostarczy następujące zakresy napięcia

0,585 - 0,715 V -> powrót do Ebers-Moll, aby obliczyć ic, ... szkoda, niepewność zostanie potęgowana ...

0,603 - 0,737 V -> nie, czekaj, przed obliczeniem ...

... wygląda na to, że mamy już superpozycję w zakresach napięcia, które dostarczamy: może nie być w stanie odróżnić dni nieparzystych od dni nieparzystych.

Wydaje mi się, że lepiej jest zastosować bazę prądową jako środek kontrolujący prąd kolektora.

Przy sterowaniu prądem, nawet jeśli dopuszczę błąd 10% mierzonej wartości beta, nadal mogę (ledwie, ale nadal) dostrzegać dwa zakresy prądu (8.10-12.10 mA vs 12.15-18.15 mA) odpowiadające nieparzystemu i parzyste dni.

W przypadku kontroli napięcia, jeśli dodasz 10% błąd do obliczonej (lub odczytanej ze schematu) wartości napięcia (i jestem hojny, ponieważ błąd ten zostanie wzmocniony), już straciłeś niepewność. Jest to podstawowa teoria propagacji błędów.

Przerwa

Ten post wymaga czasu, wrócę jeszcze, aby dodać coś więcej. Pozwólcie, że odniosę się do pytania o wojnę religijną, której być może byliście świadkami. O co w tym wszystkim chodzi?

Tranzystor to urządzenia półprzewodnikowe, których wewnętrzne działanie musi zostać wyjaśnione przy użyciu praw fizyki kwantowej. Biorąc pod uwagę strukturę pasmową poziomów energii nośników elektrycznych w ciałach stałych, naturalne jest uciekanie się do poziomów energii w celu zobrazowania wewnętrznego działania tych urządzeń. Energia i potencjał są ze sobą ściśle powiązane, więc większość modeli wykazuje tendencję do wyrażania odpowiednich wielkości w funkcji potencjału (różnicy). Powód, dla którego napisałem

Uwaga: Zależność od Vbe pokazana w modelu Ebersa-Moll'a nie implikuje związku przyczynowo-skutkowego. Po prostu łatwiej jest zapisać równania w ten sposób. Nikt nie zabrania ci używania funkcji odwrotnych.

jest to, że napięcie i prąd również są ze sobą ściśle powiązane: są to sprzężone wielkości rodzaju przepływu wysiłkowego, tak że w zasadzie nie można mieć jednego bez drugiego. Jest to jednak delikatna sprawa i myślę, że należy również rozważyć, co to znaczy stworzyć różnicę napięcia. Nie powstaje w wyniku przemieszczania ładunków (w wyniku reakcji elektrochemicznej w akumulatorze, interakcji elektromagnetycznych w mechanicznym generatorze). Podejrzewam, że ostatecznie wszystkie urządzenia są w zasadzie kontrolowane ładowaniem: przenosisz ładunki z miejsca na miejsce i uzyskujesz pewien efekt.

Podejrzewam, że krzyżowcy „kontroli napięcia” zakładają, że odpowiednik „kontroli prądu” nauczył się elektroniki z książek Forrest Mims i nigdy nie widział książki z fizyki kwantowej, półprzewodników lub półprzewodników. Wydaje się, że ignorują znaczenie sterowania zmienną, ponieważ zmienna, którą wybiera się ustawić, aby uruchomić sterowanie. Mam nadzieję, że cytat Eisberga i Resnicka (dwóch „solidnych” fizyków, jeśli pozwolicie mi na słowo), pokaże, że tak nie jest.

Uwaga (1) Idealne krzywe generatora są właśnie takie: idealne. Spróbuj wyobrazić sobie przejście od idealnego generatora napięcia do idealnego generatora prądu przechodzącego przez dobre, średnie i kiepskie generatory napięcia, a następnie kiepskie, średnie i dobre generatory prądu.

Zasadniczo można sobie wyobrazić BJT jako źródło prądu kontrolowane prądem podczas znajdowania punktu polaryzacji w zastosowaniu liniowym (duży sygnał). $I_C=\beta I_B$

Bardziej przydatne jest myślenie o nim jako o źródle prądu kontrolowanym napięciem, gdy przeprowadzasz analizę małych sygnałów, na przykład we wzmacniaczu, używając hybrydowego trybu pi .

Żadne z tych rozwiązań nie jest szczególnie przydatne, gdy oceniasz zastosowania przełączania, ponieważ prąd podstawowy będzie wystarczająco wysoki, aby prąd kolektora był determinowany przez obwód zewnętrzny, a nie przez charakterystykę tranzystora (pierwsza pomaga nieco w zapewnieniu, że ten stan istnieje).

BJT nie jest sterowany prądem, ale, w przybliżeniu, działa w ten sposób. Pod dokładniejszymi modelami BJT, takimi jak Ebers-Moll , prąd kolektora nie jest funkcją prądu podstawowego, ale napięcia podstawowego ($V_{BE}$).

Inne odpowiedzi wyrażały opinie na temat tego, czy BJT jest sterowany napięciem, czy prądem, czy oba. W mojej odpowiedzi chciałbym się odnieść do tego:

kiedy oczywiste jest, że zmiana napięcia steruje prądem przez kolektor?

Rozważ następujący alternatywny obwód:

^{symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab}

Czy nie jest oczywiste, że

i

a zatem, że prąd bazowy steruje prądem przez kolektor?

Tak, możesz sprzeciwić się tej zmianie $I_B$ koniecznie się zmienia $V_{BE}$ itd., ale jest to miecz obosieczny, ponieważ sprzeciw działa w obie strony, tzn. zmienia się $V_{BE}$ koniecznie się zmienia $I_B$.

Więc nie , na twoim przykładzie nie jest oczywiste , że BJT jest sterowane napięciem.

Dodatek: w komentarzach pojawia się sporo argumentów dotyczących tego, czy prąd kolektora „niezależnego” BJT jest zasadniczo kontrolowany przez $v_{BE}$ lub $i_B$. Za pomocą SPICE łatwo jest potwierdzić, że można kontrolować prąd kolektora, kontrolując prąd bazowy za pomocą źródła prądu:

Podobnie można potwierdzić, że można kontrolować prąd kolektora, kontrolując napięcie emitera bazowego za pomocą źródła napięcia.

Niezależnie od tego, kilku użytkowników zdecydowanie wyraziło swoje stanowisko, że prąd kolektora BJT jest wyraźnie kontrolowany pod napięciem i że sugerowanie, że jest inaczej, jest zbyt bliskie.

Minęło trochę czasu, odkąd studiowałem fizykę ciała stałego, więc postanowiłem zajrzeć do mojej biblioteki podręczników EE. Pierwszy podręcznik, który wyciągnąłem z półki, to „ Solid State Electronic Devices ”, wydanie trzecie.

Oto obszerny cytat z sekcji 7.2.2:

Pozostaje wykazać, że prąd kolektora $i_C$ mogą być kontrolowane przez zmiany małego prądu $i_B$.

W dyskusji do tego momentu wskazaliśmy kontrolę $i_C$ przez prąd emitera $i_E$, z prądem bazowym scharakteryzowanym jako niewielki efekt uboczny. W rzeczywistości możemy pokazać z argumentów neutralności ładunku kosmicznego, że$i_B$ może rzeczywiście służyć do określenia wielkości $i_C$.

Rozważmy tranzystor z ryc. 7-6, w którym $i_B$jest określany przez obwód odchylający. Dla uproszczenia założymy wydajność wtrysku emiterów jedności i znikomy prąd nasycenia kolektora. Ponieważ region podstawowy typu n jest elektrostatycznie neutralny między dwoma regionami przejściowymi, obecność nadmiaru otworów w przejściu z emitera do kolektora wymaga kompensacji nadmiaru elektronów z kontaktu podstawowego.

Istnieje jednak istotna różnica w czasach, w których elektrony i dziury spędzają w bazie. Średni nadmiar dziury spędza czas $\tau_t$, zdefiniowany jako czas tranzytu z emitera do kolektora. Od szerokości podstawy$W_b$ jest mały w porównaniu z $L_p$, ten czas tranzytu jest znacznie krótszy niż średni okres użytkowania otworu $\tau_p$.

Z drugiej strony wydaje się średni nadmiar elektronu dostarczanego ze styku podstawowego $\tau_p$sekund w bazie, zapewniających neutralność ładunku kosmicznego w ciągu życia średniego nadmiaru dziury. Podczas gdy przeciętny elektron czeka$\tau_p$ sekund na rekombinację, wiele pojedynczych otworów może wejść i opuścić obszar podstawowy, każdy ze średnim czasem przejścia $\tau_t$. W szczególności dla każdego elektronu wchodzącego z kontaktu podstawowego$\frac{\tau_p}{\tau_t}$dziury mogą przechodzić z emitera do kolektora przy zachowaniu neutralności ładunku kosmicznego. Zatem stosunek prądu kolektora do prądu podstawowego jest po prostu

$$\frac{i_C}{i_B} = \beta = \frac{\tau_p}{\tau_t}$$

dla $\gamma = 1$ i znikomy prąd nasycenia kolektora.

Jeśli elektron zasila bazę $(i_B)$jest ograniczony, ruch dziur od emitera do bazy jest odpowiednio zmniejszony. Można to argumentować, zakładając, że wstrzykiwanie dziury trwa nadal pomimo ograniczenia elektronów z kontaktu podstawowego. Rezultatem byłoby nagromadzenie dodatniego ładunku netto w bazie i utrata polaryzacji w przód (a zatem utrata wtrysku dziury) w miejscu połączenia emitera. Oczywiście, dostawa elektronów przez$i_B$ może być użyty do podniesienia lub obniżenia przepływu otworów z emitera do kolektora.

Teraz jestem prawie pewien, że osoby stanowczo przebywające w obozie kontroli napięcia zinterpretują to jako potwierdzenie ich pozycji, podobnie jak osoby stanowczo przebywające w obozie kontroli napięcia. Więc po prostu to zostawię. Niech zacznie szczekanie ...

Myślę, że masz to wstecz. $V_{in}$ kontroluje $I_{B}$ zgodnie z prawem Ohma (zakładając, że spadek napięcia w bazie jest niewielki): $I_{B} = V_{in}/ R_1$. BJT jest z kolei kontrolowany przez ten prąd:$I_C = \beta \cdot I_B$.

W końcu istnieje liniowa zależność między $V_{in}$ i $I_C$, ale jest to prawdą tylko tak długo $R_1$pozostaje stała. Od$R_1$ nie jest częścią BJT, nie można niczego na ten temat założyć, omawiając cechy BJT, i nie można powiedzieć, że BJT jest kontrolowany przez $V_{in}$.

Być może przykład lepiej to wyjaśni. Wyobraź sobie, że prowadzę samochód, a jego prędkość zależy od tego, jak mocno pcham gaz i na jak długo. Ale nie chcę otrzymywać kar, więc zawsze przestrzegam ograniczeń prędkości. Teraz idź i powiedz:

Dlaczego mówią, że samochody są kontrolowane przez pedał gazu, podczas gdy w rzeczywistości ich prędkość zależy od płaskich metalowych przedmiotów z namalowanymi cyframi?

To, co mówisz, jest prawdą w tym konkretnym przypadku, ale to nie zmienia faktu, że samochody w ogóle nie dbają o płaskie metalowe przedmioty w ich otoczeniu.

Jeśli ustawisz Vin jako stałą, a R1 zmienną, czy powiedziałbyś, że BJT to urządzenia sterowane opornością?

W swoim ustawieniu wydaje się, że masz kontrolę nad napięciem i obserwujesz, że może wpływać na prąd kolektora. Uzasadnione jest użycie tego jako dowodu, że prąd w tym obwodzie jest sterowany napięciem, ale nie można powiedzieć, że oznacza to, że wszystkie BJT są sterowane napięciem.

Musisz rozróżnić cały system od komponentu w systemie, nawet jeśli jest to najbardziej interesujący lub nawet jedyny interesujący wyglądający element.

Do tej pory liczę 10 odpowiedzi i dużo komentarzy. I znowu nauczyłem się, że pytanie, czy BJT jest kontrolowane pod napięciem czy prądem, wydaje się być kwestią religii. Obawiam się, że pytający („ Dlaczego podręczniki twierdzą, że BJT są obecnie kontrolowane ”) będzie zdezorientowany z powodu tak wielu różnych odpowiedzi. Niektóre są poprawne, a niektóre całkowicie błędne. Dlatego w interesie pytającego lubię streścić i wyjaśnić sytuację.

1) Nigdy nie zrozumiem następującego zjawiska: nie ma ani jednego dowodu, że prąd kolektora Ic BJT byłby kontrolowany / określony przez prąd podstawowy Ib. Niemniej jednak jest jeszcze kilku facetów (nawet inżynierów!), Którzy wciąż powtarzają, że BJT - ich zdaniem - będzie kontrolowany przez prąd. Ale powtarzają to twierdzenie bez żadnego dowodu - bez zaskoczenia, ponieważ nie ma dowodu ani weryfikacji.

Jedynym „uzasadnieniem” jest zawsze prosta relacja Ic = beta x Ib. Ale takie równanie nigdy nie mówi nam nic o przyczynie i skutku. Co więcej, zapominają / ignorują sposób, w jaki pierwotnie wyprowadzono to równanie: Ic = alfa x Ie i Ie = Ic + Ib. Dlatego Ib jest tylko (małą) częścią Ie - niczym więcej. (Barrie Gilbert: Prąd podstawowy jest po prostu „defektem”).

2) W przeciwieństwie do tego istnieje wiele obserwowalnych efektów i właściwości obwodu, które wyraźnie pokazują i dowodzą, że BJT jest sterowany napięciem. Myślę, że każdy, kto wie, jak działa prosta dioda pn, powinien również rozpoznać, czym jest napięcie dyfuzyjne i jak NAPIĘCIE zewnętrzne może zmniejszyć efekt barierowy tej fundamentalnej właściwości złącza pn.

Musimy zastosować odpowiednie NAPIĘCIE na odpowiednich zaciskach, aby umożliwić przepływ prądu przez strefę wyczerpania. To napięcie (lub odpowiadające mu pole elektryczne) jest jedyną wielkością, która dostarcza siłę do ruchu naładowanego nośnika, który nazywamy prądem! Czy istnieje powód, dla którego złącze pn-emiter bazy powinno zachowywać się zupełnie inaczej (i NIE reaguje na napięcie)?

Na życzenie mogę wymienić co najmniej 10 efektów i właściwości obwodu, które można wytłumaczyć wyłącznie kontrolą napięcia. Dlaczego te obserwacje są tak często ignorowane?

3) Pytający przedstawił obwód, który zasługuje na dodatkowy komentarz. Wiemy, że opamp (niewątpliwie napędzany napięciem) może być okablowany jako wzmacniacz z wyjściem napięciowym (wzmacniacz transresistyczny). Oznacza to: Zawsze musimy rozróżniać właściwości „nagiego” wzmacniacza od kompletnego obwodu z dodatkowymi częściami.

Dla niniejszego przypadku Oznacza to: BJT jako samodzielna część napięcie jest napędzany - jednak oglądania cały układ (z rezystorem R1), że można leczyć całą konstrukcję w obecnym napędzany obiegu jeśli R 1 jest znacznie większa niż rezystancja wejściowa ścieżki BE. W tym przypadku mamy dzielnik napięcia napędzany napięciem Vin.

Myślę, że warto porównać prąd BJT kontrolowany, gdy porównasz go z MOSFET.

MOSFET ma bramkę, a im wyższe napięcie na bramce (która zasadniczo nie pobiera prądu), tym wyższa przewodność ze źródła dren->. To jest urządzenie sterowane napięciem.

Alternatywnie,

BJT ma bazę. Im wyższe przewodnictwo od kolektora do emitera, tym wyższy prąd bazowy.

Jako praktyczny przykład, który naprawdę podkreśla różnicę:

• Pamięć flash

Tej topologii pamięci nie można zaimplementować w BJT, ponieważ do przewodzenia wymagany jest stały prąd bazowy. W MOSFET ładunki mogą być wstrzykiwane do izolowanej bramki. Jeśli zostaną wstrzyknięte, pozostaną tam i utrzymają MOSFET przez cały czas. Przewodność ta (lub jej brak, jeśli nie zostały wstrzyknięte żadne ładunki) jest wykrywana i używana do odczytu zapisanego stanu bitów.

W sposób dorozumiany dwa pytania:
1. dlaczego można go uznać za „sterowany prądem” oraz
2. dlaczego wygodnie jest rozważyć BJT „sterowany prądem”.

Pierwsze pytanie. Matematycznie urządzenie narzuca dwa równania do przestrzeni parametrów, która obejmuje dwa napięcia i dwa prądy (jeden może dodać temperaturę, pewne rzeczy związane z czasem, aby uwzględnić efekty przejściowe, ale nie zmieni liczby równań). System może być równoważnie wyrażany w różnych formach. W przeciwieństwie do FET, gdzie tryby włączania / wyłączania nie różnią się prądem bramki, w BJT każda zmiana sterowania powoduje pewne przesunięcia zarówno na płaszczyźnie napięcia, jak i prądu. Każdy samolot ma dwa stopnie swobody. Możemy więc uznać dwa napięcia za zmienne niezależne lub dwa prądy. Lub powiedzmy$V_{\mathrm{BC}}$ i $I_{\mathrm E}$, z innymi zależnymi od nich parametrami. Bez różnicy.

Drugie Pytanie. Zgodnie ze zdrowym rozsądkiem zasadne jest traktowanie jako kontrola takiego parametru, którego niewielkie zmiany skutkują dużą (ale przewidywalną) zmianą trybu działania. Co więcej, sterowanie tranzystorem występuje głównie lub całkowicie w obszarze aktywnym do przodu, użytecznym dla jego wzmocnienia. Najbardziej oczywiste parametry kandydujące to $V_{\mathrm{BE}}$ i $I_{\mathrm B}$, których niewielkie zmiany (w jednostronnym B – E) powodują wielkie zmiany charakterystyki kolektora. Ale efekty$V_{\mathrm{BE}}$ są silnie nieliniowe, natomiast (dla ustalonych $V_{\mathrm{BC}} \approx V_{\mathrm{EC}}$) zależą od prądów w BJT $I_{\mathrm B}$prawie liniowo. To wszystko.

Prąd kolektora jest z definicji / fizyki funkcją prądu podstawowego (i domyślnie zapotrzebowania na prąd obciążenia). Formuła rządząca BJT to$I_C = \beta \cdot I_B$. Gdzie$\beta$ jest zysk $I_B$ jest prądem przez skrzyżowanie BE, oraz $I_C$ to (maksymalny) prąd płynący przez złącze CE.

Napięcie bazowe (tj. Napięcie mierzone na stacji bazowej w odniesieniu do GND) jest w rzeczywistości mniej więcej stałą (przynajmniej w nasyceniu), co jest charakterystyczne dla spadku napięcia naprzód diody.