ทำไมทรานซิสเตอร์ไม่เปลี่ยน?

11

ฉันอ่านตัวอย่างจากหนังสือเรียน และสำหรับวงจรนี้เหนือผู้เขียนอ้างว่าเมื่อ R3 น้อยกว่า 100 โอห์ม Q3 จะไม่เปลี่ยน ฉันคิดไม่ออกว่า "เหตุผล" ทำไม แต่ฉันยืนยันกับ LTSpice ผู้เขียนนั้นถูกต้อง เขาไม่ได้อธิบายเหตุผล

ถ้าสมมุติว่า R3 ใกล้เคียงกับศูนย์เมื่อเปิด Q2 ทำไมจะไม่เปิด Q3

transistors switches bjt

— user16307
แหล่งที่มา

3

ดูเหมือนว่าคุณจะทำงานอย่างหนักศึกษาและวิเคราะห์ตัวอย่างนี้ไม่มีอะไรผิดปกติเพียงแค่ได้รับความสนใจของฉันหลังจากเห็นมันสองครั้งโชคดีที่นั่น!

— Daniel Tork

17

สำหรับไตรมาสที่ 3 ที่จะเปิดสวิตช์แรงดันไฟฟ้าตกระหว่างฐานและตัวปล่อยจะต้องประมาณ 0.6 V ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าเดียวกันจะต้องลดลงมากกว่า R3 ซึ่งหมายความว่ากระแสที่ไหลผ่าน R3 จะต้องมีอย่างน้อย I3 = 0.6V / R3 .

เมื่อกระแสไหลผ่าน R3 น้อยลงแรงดันตกคร่อม R3 จะน้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าตกที่น้อยที่สุดของ Q3 และ Q3 จะหยุดทำงาน

สำหรับ R3 = 100 Ωกระแส I3 ที่ต้องการจะเป็น 6 mA อย่างไรก็ตามในวงจรนี้กระแสผ่านทั้ง R3 และ Q3 ก็ถูก จำกัด ด้วย R2: กระแส 6 mA จะส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าตกที่ 19.8 V เหนือ R2 ซึ่งไม่สามารถทำได้ด้วยอุปทาน 15 V
แรงดันไฟฟ้าตกที่ใหญ่ที่สุดที่เป็นไปได้ของ R2 นั้นเกิดขึ้นเมื่อ Q2 อิ่มตัวและประมาณ 14 V ซึ่งส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูงสุดที่เป็นไปได้ประมาณ 14V / 3.3kΩ = 4.2 mA

— CL
แหล่งที่มา

"ซึ่งหมายความว่าแรงดันไฟฟ้าเดียวกันจะต้องลดลงมากกว่า R3" ทำไมแรงดันไฟฟ้าเดียวกันต้องลดลง นั่นเป็นเพราะ kirchoff eq?

— user16307

btw แต่เมื่อ R3 มีขนาดเล็กเกินไปกระแสจะยิ่งใหญ่ขึ้นและสร้าง 0.7 โวลต์เพื่อปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าฐานของตัวปล่อย ฉันสับสน ..

— user16307

1

@jjuserjr ฉันคิดว่าวิธีที่ง่ายกว่าในการตรวจสอบอย่างคร่าว ๆ ว่า Q3 ควรเปิดหรือไม่จะเห็นด้วย R3 ~ 0, Q3 จะมีระดับแรงดันไฟฟ้าคล้ายกันในตัวส่งและฐาน แต่เนื่องจาก pnp ตัวส่งควรอยู่ที่ ศักยภาพต่ำกว่าฐานเพื่อเริ่มดำเนินการ หากพวกเขามีศักยภาพใกล้เคียงกันไตรมาสที่ 3 จะถูกปิด

— user13267

ปลาย R3 และฐาน / ตัวส่งของ Q3 เชื่อมต่อโดยตรงดังนั้นจุดเหล่านี้จะมีแรงดันไฟฟ้าเท่ากันเสมอ กระแสผ่าน R3 ไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้เนื่องจาก R2 ไม่อนุญาต

— CL

@ user13267 เมื่อคุณเขียน "เนื่องจากเป็น pnp ตัวปล่อยควรมีศักยภาพต่ำกว่าฐานเพื่อให้เริ่มดำเนินการ" ฉันคิดว่าคุณหมายความว่าตัวปล่อยควรมีศักยภาพสูงกว่าฐาน

— Deepak

8

ทรานซิสเตอร์ PNP เปิดใช้งานเมื่อมีขนาดใหญ่พอ เมื่อคุณทำให้มีขนาดเล็กเกินไปแรงดันไฟทางแยก EB ของทรานซิสเตอร์ไม่เพียงพอที่จะเปิด $V_{EB}$ $R_3$

$V_{EB}$ $R_3$ $R_2$ $R_3$ $Q_3$

V_{E B} \approx \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \cdot 15 โวลต์ \approx \frac{R_{3}}{R_{2}} \cdot 15 โวลต์

$V_{EB} \approx \frac{R_3}{R_2 + R_3} \cdot \text{15 V} \approx \frac{R_3}{R_2} \cdot \text{15 V}$

R_{3} << R_{2}

$R_3 << R_2$

R_{3} / R_{2}

$R_3 / R_2$

— เกร็กดีอน
แหล่งที่มา

แต่เมื่อ R3 มีขนาดเล็กเกินไปกระแสก็จะยิ่งใหญ่ขึ้นและสร้าง 0.7 โวลต์เพื่อปรับสมดุลแรงดันไฟฟ้าฐานของตัวปล่อย ฉันสับสน

— user16307

1

คุณควรอ่านen.wikipedia.org/wiki/Voltage_dividerเพื่อทำความเข้าใจว่าทำไมกระแสที่เพิ่มขึ้นจะไม่ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น

— Greg d'Eon

ไม่ฉันหมายความว่าโดยทั่วไปแล้วทรานซิสเตอร์ pnp ควรควบคุมแรงดันตกคร่อมใช่ไหม? ดังนั้นสิ่งที่ต้านทานควรจะควบคุมมัน ทำไมมันควบคุมไม่ได้? และถ้ามันควบคุมกระแสของ R3 สิ่งที่มันมีขนาดเล็กควรเพิ่มขึ้น นั่นคือสิ่งที่ฉันคิดว่า.

— user16307

เรากำลังพูดถึงที่นี่เกี่ยวกับกระแสผ่านตัวต้านทาน (เช่น R3) ไม่ผ่านทรานซิสเตอร์ตัวหลังซึ่ง (กระแส) มีหน้าที่รับผิดชอบในการเปิดทรานซิสเตอร์เท่านั้น หาก R3 ต่ำเกินไปแสดงว่ามีแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอที่ฐานจะเปิดทรานซิสเตอร์ กระแสผ่านทรานซิสเตอร์ได้รับจาก R2 ไม่ใช่ R3

1

และเกี่ยวกับคำตอบของ Greg: การประมาณ R3 / (R2 + R3) เนื่องจาก R3 / R2 ไม่มีประโยชน์มากที่นี่โดยเฉพาะเมื่อออกแบบตัวหารนี้เพื่อให้ไตรมาสที่ 3 มีความอิ่มตัว

— Fizz

6

เนื่องจากคุณสับสนเกี่ยวกับพฤติกรรมการเปิดเครื่องในไตรมาสที่ 3 เทียบกับ R3 ให้พิจารณาวงจรที่เทียบเท่าซึ่งประกอบด้วยตัวต้านทานที่จำเป็นเท่านั้น (R3 และ R2) และตัวแยกฐานอิมิตเตอร์ของ Q3:

ฉันเปลี่ยนแปลงที่นี่ R3 เมื่อเวลาผ่านไปจาก 0 ถึง 1K ไดโอด BE เปลี่ยนที่ประมาณ 0.65V ซึ่งสอดคล้องกับ 150 โอห์มสำหรับ R3 สามารถตรวจสอบได้อย่างง่ายดายว่า 15V * 150 / (3300 + 150) = 0.65V

เนื่องจากกระแสผ่านไดโอดที่เปิดใช้งานมีการเปลี่ยนแปลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลกับแรงดันไฟฟ้าข้าม (สมการของ Shockley) และเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่นี่ถูก จำกัด โดย R2 แรงดันไฟฟ้า BE จะคงที่เมื่อไดโอดเปิดอยู่ เมื่อเปิดชุมทาง Vbe จะแตกต่างกันไปตามลอการิทึมโดยทั่วไปกับไดโอดปัจจุบันที่มีขอบเขตบน (กำหนดโดย R2) ... ซึ่งจะพูดไม่มาก โปรดทราบว่าเส้นโค้ง V (BE) (การติดตามสีแดง) มีการเลี้ยวที่คมชัดกว่ากระแส I (BE) (สีม่วงแดง) ... เนื่องจากความสัมพันธ์ลอการิทึมที่มีกับไดโอดปัจจุบัน

ก่อนที่ไดโอดจะเปิด BE แรงดันไฟฟ้าเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของ R3 เนื่องจากเป็นเพียงตัวแบ่งความต้านทานด้วย R2 นอกจากนี้ฉัน (R2) ไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากทั้งก่อนที่ไดโอดจะเปิดเพราะจุดเปิดอยู่ที่ประมาณ R3 = 4.5% ของค่า R2 แต่ในพล็อตแยกต่างหากของ I (R2) [ในบานหน้าต่างด้านล่าง] คุณจะเห็นว่า "คงที่มากยิ่งขึ้น" ผ่านจุดเลี้ยวบนไดโอด ดังนั้นสิ่งนี้จะตรวจสอบสมมติฐานตามปกติที่ Vbe คงที่ (และดังนั้นก็คือฉัน (R2) ที่นี่) เมื่อเปิดทางแยก BE จริง ๆ ก่อนหน้านั้นไม่มีข้อ จำกัด เกี่ยวกับสิ่งที่ Vbe สามารถทำได้อย่างที่คุณเห็น มันขึ้นอยู่กับค่าของ R3 เมื่อไดโอดปิดเท่านั้น

— เดือดเป็นฟอง
แหล่งที่มา

5

พิจารณาแรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดและกระแสที่ไหล ด้านล่างเป็นส่วนโค้งสำหรับเจอร์เมเนียมไดโอดเก่า (1N34A) และซิลิคอนไดโอด (1N914): -

มีสมาธิกับซิลิคอนไดโอด (1N914) ด้วยแรงดัน 0.6 โวลต์กระแสจึงประมาณ 0.6mA ตอนนี้ปล่อยแรงดันไฟฟ้านั้นลงที่ 0.4 โวลต์ กระแสตกถึง 10 uA และมี 0.2 โวลต์ข้ามกระแสคือประมาณ 100 nA

ตอนนี้ชุมทางตัวปล่อยสัญญาณใน BJT เป็นไดโอดไบแอสไปข้างหน้า การให้น้ำหนักแบบไบอัสไปข้างหน้านั้นมาจากแรงดันไฟฟ้าที่คุณวางไว้และมักจะผ่านตัวต้านทานการไบอัส ในวงจรของคุณ R2 และแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายจะกำหนดกระแสที่สามารถไหลไปยังฐานและเป็น R3

เมื่อ R2 ซัพพลายปริมาณที่เหมาะสมในปัจจุบันส่วนใหญ่จะไหลผ่านฐานอีซีแอลแยกเพราะคุณอยู่ในที่ส่วนหนึ่งของเส้นโค้งไดโอดและว่าส่วนหนึ่งของเส้นโค้งไดโอดมีความต้านทานแบบไดนามิกที่มีขนาดเล็กกว่า R3 ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าของตัวปล่อยเบสลดลงความต้านทานแบบไดนามิกจะสูงขึ้นและ R3 เริ่มกลายเป็น "เส้นทาง" ซึ่งกระแสส่วนใหญ่จากกระแส R2 ไหล

ความต้านทานแบบไดนามิกคือการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในแรงดันไฟฟ้าที่ใช้หารด้วยการเปลี่ยนแปลงในปัจจุบัน คุณสามารถดูกราฟไดโอดด้านบนและเลือกบางจุด: -

ที่ 0.60 โวลต์กระแสไฟฟ้าอาจเป็น 600 uA
ที่ 0.62 โวลต์กระแสไฟฟ้าประมาณ 1,000 uA

ความต้านทานแบบไดนามิกจะเป็น 20mV / 200uA = 100 โอห์ม

ที่ 0.40 โวลต์กระแสไฟฟ้าประมาณ 10 uA
ที่ 0.42 โวลต์กระแสไฟฟ้าประมาณ 11 uA

ความต้านทานแบบไดนามิกจะเป็น 20mV / 1uA = 20 kohms

ดังนั้นเมื่อ R3 ลดลงมันจะกลายเป็นที่โดดเด่นมากขึ้นว่าทางแยก emitter ฐานและกระแสทางแยกอย่างรวดเร็วลดลง เนื่องจากเราสามารถประมาณการกระทำของทรานซิสเตอร์กับอุปกรณ์ที่มีอัตราขยายปัจจุบันการลด R3 เกินกว่าจุดใดจุดหนึ่งหมายถึงกระแสสะสมที่ลดลงอย่างรวดเร็วและในทางกลับกันทรานซิสเตอร์ก็ถูกปิดการใช้งาน

— แอนดี้อาคา
แหล่งที่มา

3

ทรานซิสเตอร์ต้องการประมาณ 0.7v VBE เพื่อเริ่มดำเนินการ เมื่อคุณได้รับประโยชน์จากเครื่องจำลองที่นั่นให้ทดลองกับค่า R2 / R3 ที่แตกต่างกันและดูที่แรงดันไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นใน R3 และไม่ว่าทรานซิสเตอร์จะเปิดหรือไม่

ในฐานะที่เป็นเหตุผลว่าทำไมมัน 0.7V คุณต้องฟิสิกส์เซมิคอนดักเตอร์!

— Neil_UK
แหล่งที่มา

ฉันคิดว่าฉันสามารถเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมการตกปลาโดยใช้ตรรกะของชนชั้นสูง "ถ้าเกินกว่านี้จะเป็นการเปิด" .. ดังนั้นต่อไป

— user16307

2

ฉันคิดว่าคำตอบที่ซับซ้อนทั้งหมดได้รับ แต่สำหรับสองเซ็นต์ของฉัน: มีอะไรต่ำกว่า 150 โอห์ม "สั้นออก" ฐานไปทางแยกอีซีแอล

— bomber8013
แหล่งที่มา