Anschauliches Beispiel eines NPN-Transistors

Ist das Folgende ein korrektes Verständnis eines NPN-Transistors?

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einGrundsätzlich muss eine positive Spannungsquelle durch die Basis eines NPN-Transistors und durch den Emitter fließen, also muss sie (über die Basis) von einer positiveren Quelle einfließen als sie (über den Emitter) herausfließt.

Ist dies ein korrektes Verständnis dessen, was einen Transistor einschaltet? Gibt es noch etwas, das hinzugefügt werden könnte, z. B. wie viel Strom / Spannung erforderlich ist, um den Transistor einzuschalten, oder ob es eine Mindestspannung / einen Transistor gibt, der von der Basis zum Kollektor fließen muss, damit er funktioniert? „weiter“ durchfließen.

Denken Sie daran, dass BJT-Transistoren stromgesteuerte Geräte sind. Die Aussage "positive Spannungsquelle muss fließen" macht keinen Sinn. Es ist Strom, der "fließt", sozusagen durch angelegte Spannungskraft.
Ahorn ... bist du dir wirklich sicher? Kannst du das beweisen oder ist das nur ein Glaube? Tatsächlich sind BJTs spannungsgesteuert!! Mehrere Erklärungen sind Beweise sind verfügbar!!
@LvW Nun ... das Ic = β * Ib funktioniert in den meisten Fällen immer noch, oder? Außerdem ging es in meinem Kommentar hauptsächlich um "Spannungsquelle muss fließen", was meiner Meinung nach Unsinn ist.
@maple .... Sie sollten streng zwischen (a) praktischen Regeln unterscheiden, die angewendet werden können und die "in den meisten Fällen immer noch funktionieren" und (b) der theoretischen Frage, ob der BJT (physikalisch) spannungs- oder stromgesteuert ist. Und in Ihrem Kommentar sprachen Sie vom Transistor als "stromgesteuertes Gerät" - und das ist einfach falsch!
@LvW Ja, aus Sicht der Halbleiterbauelementphysik wird der Transistor durch Spannung gesteuert. Ingenieure verwenden jedoch normalerweise eine Abstraktion des Transistors auf höherer Ebene, bei der es nützlich ist, den Strom als steuernden Faktor zu betrachten, da der Kollektorstrom proportional zum Basisstrom ist. Ich denke, Sie sind unnötig pedantisch.
@Elliot Alderson, ob Sie es "pedantisch" nennen oder nicht - wenn eine Aussage falsch ist, bin ich so frei, sie falsch zu nennen! Ich bin leitender Ingenieur (und ich habe 25 Jahre als Professor gearbeitet) und ich habe festgestellt, dass es - insbesondere für Ingenieure - sehr wichtig ist, zwischen (a) nützlichen Formeln und Faustregeln und (b) theoretischen Gesetzen zu unterscheiden und Prinzipien. Aber es liegt an Ihnen zu widersprechen. Andererseits haben Sie natürlich Recht, wenn sich jemand beim Design von BJT-Bühnen nur an Kochbuchrezepte hält ...
@LvW Wäre es nicht richtiger zu sagen, dass der Transistor von Halbleiterenergieniveaus gesteuert wird? Zu sagen, dass es durch Spannung gesteuert wird , macht es schwer zu erklären, wie Fototransistoren funktionieren.
Nein - ich glaube nicht. Der BJT ist ein Gerät mit drei Anschlüssen. Jeder, der den BJT verwenden möchte, muss keine Details über interne Energieniveaus oder Quantenphysik wissen - aber es ist wichtig zu wissen (insbesondere beim Erfinden neuer Schaltungen), welche Signaltypen zwischen den beiden Steueranschlüssen (B und E) funktionieren des Variierens des Ausgangsstroms: Spannung oder Strom? Warum auf Stromkontrolle (ohne Einzelbeweis !) setzen, wenn gleichzeitig mehrere Indizien (Beweise) für Spannungskontrolle vorliegen?
@LvW Oh, komm schon, du verlinkst ein Dokument, das du geschrieben hast, als wäre es eine unabhängige Bestätigung dessen, was du glaubst? Dort drin haben Sie gerade Ihren Strohmann gebaut und zerstört, um Ihren Glauben zu bestätigen, dass Spannung Strom verursacht. Nun, dieser Glaube wird nicht überall geteilt. Hier wird zum Beispiel auf researchgate.net/post/… argumentiert, dass man nicht von einem Ursache-Wirkungs-Zusammenhang zwischen V und I ausgehen könne – siehe die Antwort von Simone Orcioni. Was die BJT-Ladesteuerung, die Stromsteuerung oder die Spannungssteuerung betrifft, sind alle gültig.
@Sredni Vashtar, ich habe das Dokument verlinkt, in der Hoffnung, von Ihnen einige TECHNISCHE Kommentare zu erhalten .... haben Sie einige Gegenbeispiele? Stimmt etwas mit meiner Argumentation nicht? Ich warte immer noch auf einen Nachweis der Stromkontrolle. Ich weiß, dass das Folgende kein wirklicher Beweis ist, aber ein ernstes Indiz für die Spannungsregelung: Ich bin sicher, dass Sie die Details des Gummel Poon-Modells für den BJT kennen. Wussten Sie, dass die Modellierung des Basisstroms UNABHÄNGIG von der Haupttransistorfunktion ist (die natürlich Vbe verwendet)? Also - auch bei diesem Modell wird der Basisstrom als eine Art unerwünschter Defekt behandelt.
@LvW In unseren vergangenen Austauschen habe ich ZWEI BÜCHER vorgeschlagen. Anscheinend hast du sie als nicht technisch genug abgetan und dann eine ... Fiktion produziert? Basiert das lose auf Galileos Dialogue? Ich frage mich, was Ihre Antwort wäre, wenn Ihr Strohmann fragen würde: "Angenommen, ich materialisiere auf magische Weise eine Ladung in der Basis, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass eine vom Emitter gelieferte entgegengesetzte Ladung sie neutralisiert, im Vergleich zu der Wahrscheinlichkeit, dass eine solche Ladung von gesammelt wird Kollektor?". Ich habe die Zeichen weggelassen, um NPN- oder PNP-Argumentation zu ermöglichen (ich bevorzuge PNPs, wenn ich mir die Prinzipien anschaue).
@Sredni Vashtar, zwei Kommentare: (1) Ich warte immer noch auf TECHNISCHE Kommentare (irgendetwas falsch?) Anstelle polemischer Worte; und (2) in Bezug auf die Antwort von Simone Orcioni (Researchgate) haben Sie wahrscheinlich übersehen, dass er über die Darstellung von S-Parametern und „einfallende und reflektierte Wellen (a, b-Parameter) zur Beschreibung unseres Widerstands“ sprach. Glauben Sie wirklich, dass dies auf unseren Fall zutrifft? Zu Ihrem letzten Satz: Für mich klingt es (leider) etwas hilflos zu sagen, dass Ladung oder Strom- oder Spannungsregelung - "alle sind gültig"
@LvW Ich habe bereits Ihre "Hauptfrage" beantwortet: "Glauben Sie wirklich, dass zwei zusätzliche geladene Träger in der Basis 500 zusätzliche Träger freigeben können, die beim Sammler ankommen?" hier: electronic.stackexchange.com/questions/470000/… aber Sie ignorieren weiterhin alles, was nicht Ihrer basierten Ansicht entspricht. Was meinen letzten Satz zuvor betrifft, so sind es die Zeichenbegrenzungen in Kommentaren, die meine letzten Sätze so kurz machen. Was ich meinte, ist, dass es für einen BJT keine "WAHRE" oder "HEILIGE" Arbeitsweise gibt. Sie sind alle gleichermaßen gültig, jede hat ihre Stärken und Schwächen ...
@Sredni Vashtar, Sie hielten es für notwendig, meine Ansicht als "voreingenommen" und als "Missverständnis" zu bezeichnen ... damit kann ich leben. Aber wissen Sie, dass Ihre Ansicht in tiefem Gegensatz zu wirklich zuverlässigen Quellen steht? Ich nenne nur: Berkeley, Stanford, MIT, Barrie Gilbert, Winfield Hill (AoE), Ian Getreu, Spice modeling ... Benötigen Sie Referenzen?
@Sredni Vashtar, vielleicht können wir uns auf Folgendes einigen? Physikalisch gesehen ist der BJT ein Gerät mit einem Ausgangsstrom Ic, der durch die Basis-Emitter-Spannung Vbe bestimmt wird (mehrere Beweise, Hinweise, Berechnungen). In einigen Fällen – und zu Berechnungszwecken – steht es uns jedoch frei, den BJT als stromgesteuertes Gerät zu behandeln.

Antworten (1)

Das Bild von Abbildung 1 kann ein wenig helfen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Horowitz und Hill, The Art of Electronics. "Transistor Man" betrachtet den Strom an der Basis und stellt den Strom am Kollektor so ein, dass er ein Vielfaches des Basisstroms ist.

Vielleicht ist es sinnvoll (und notwendig) hinzuzufügen, dass die gezeigte Figur eine Illustration zu einer vereinfachten Erklärung des Transistorprinzips ist. In einem nachfolgenden Absatz des erwähnten Buches (Art of Electronics) wird erklärt, dass der BJT tatsächlich ein Gerät ist, bei dem der Kollektorstrom nur durch die Basis-Emitter-Spannung bestimmt und gesteuert wird !! Der Basisstrom ist nichts anderes als ein unerwünschtes Nebenprodukt, das sich jedoch nicht vermeiden lässt.
Ich habe auf dich gewartet. :^) Trotz meines Benutzernamens ist die Transistortheorie nicht meine Stärke.
Ich denke, Ihre Transistortheorie ist in Ordnung. Es ist das geeignete Modell eines Transistors für technische Zwecke. Argumente darüber, ob der Transistor spannungsgesteuert oder stromgesteuert ist, gehören zu Physics.SE
@Elliot Alderson, da bin ich anderer Meinung: Jeder Elektroniker, der mit Transistoren arbeitet, muss wissen, wie der BJT wirklich funktioniert. Dies ist das Ergebnis meiner Erfahrung!! Brauchen Sie einige Beispiele? Schauen Sie hier: researchgate.net/publication/…
@LvW Ja, Ingenieure müssen wissen, wie der Transistor funktioniert . Das heißt, die Beziehungen zwischen Spannung und Strom an den verschiedenen Anschlüssen und Betriebsmodi. Ich denke, Sie würden zustimmen, dass die Beziehung zwischen Basisstrom und Basis-Emitter-Spannung ziemlich gut definiert ist. Ob Sie also sagen, dass der Transistor durch den Strom oder die Spannung gesteuert wird , ist wie ein Streit darüber, ob die Geschwindigkeit des Autos durch das Fußpedal oder das gesteuert wird Einspritzdüsen.
@Elliot Alderson, dein "Beispiel" ist ein Missverständnis. Sie haben den Punkt völlig verfehlt ... es tut mir leid, das zu sagen. Ist Ihnen wirklich noch nie der Widerspruch zwischen der (falschen) Stromregelungs-Behauptung (es ist nichts anderes!) und mehreren Schaltungen aufgefallen, die sich nur mit Spannungsregelung erklären lassen? Können Sie den Spannungsrückkopplungseffekt von RE anhand Ihrer Erklärung zur Stromsteuerung erklären? Ich wäre überrascht ... aber ich bin neugierig ... und warte auf Ihre Erklärung.
@LvW Inwiefern ist mein Beispiel ein Missverständnis? Oh, und ich kann erklären, wie RE Feedback liefert, weil ich die Beziehung zwischen Vbe und Ib nicht ignoriere ... aber ich muss keine strikte Verwendung des Wortes " controlled" erzwingen . Tatsächlich muss ich das Wort kontrolliert überhaupt nicht verwenden. Wenn Sie wirklich verstehen, wie der BJT funktioniert, müssen Sie sich nicht auf solche Verallgemeinerungen verlassen. Vielleicht hast du es so gelehrt, aber ich nicht.
@Eliot Alderson, ignorieren Sie wirklich vollständig (a) Shockleys-Gleichung und (b) die Transkonduktanz gm und (c) die Tempco -2 mV / K und (d) den physikalischen Hintergrund für den EARLY-Effekt und (e) das Arbeitsprinzip von der Stromspiegel und (f) das Prinzip der Log-Domäne und (g) alle relevanten Veröffentlichungen von Berkeley, Stanford, MIT, ... und (h) schließlich die physikalische Logik, die Ihnen sagt, dass eine kleine Menge niemals direkt kann Kontrolle einer größeren Menge der gleichen Sorte ? Es ist wirklich überraschend.
@LvW Sie können diese Dinge auch mit der aktuellen Kontrolle erklären, aber Sie werden alles ignorieren, was nicht Ihrer voreingenommenen Ansicht entspricht, und die Last auf andere Menschen verlagern, um Ihr Missverständnis zu widerlegen. Zum Beispiel ist der Early-Effekt auf Basisbreitenmodulation zurückzuführen, und Sie werden schnell darauf hinweisen, dass eine solche Modulation mit der angelegten Spannung verbunden ist, aber --- wie können Sie den Verarmungsbereich erhöhen oder verringern, wenn nicht durch Entfernen oder Hinzufügen von Ladungen? Außerdem ist mir aufgefallen, dass Sie Barrie Gilbert nicht mehr erwähnen, nachdem ich auf die Seite hingewiesen habe, auf der er sich geweigert hat, Ihnen eine direkte Antwort zu geben. Es ist Fortschritt.
@Sredni Vashtar: (1) Wenn wir "auch diese Dinge mit Stromkontrolle" erklären können - wo ist es? Ja - ich warte auf eine Widerlegung meiner Beispiele (die Sie nett "Missverständnisse" nennen). Und - bezüglich Barrie Gilbert: Er hat im Zusammenhang mit dem Basisstrom die Wörter "Defekt" und "Ärgernis" verwendet.
@LvW Ihr Missverständnis ist nicht in den Beispielen enthalten. Ich verwende Spannungssteuerung, wenn es einfacher ist, Spannungssteuerung zu verwenden, Stromsteuerung, wenn es einfacher ist, Stromsteuerung zu verwenden, und Ladesteuerung, wenn es einfacher ist, Ladesteuerung zu verwenden. Wenn Sie Spannungsrückkopplung in Betracht ziehen, ist es natürlich einfacher, das Spannungssteuerungsmodell zu verwenden - sonst müssten Sie durch Reifen springen -, aber das macht es nicht zur "HEILIGEN" und "EINZIGEN" Art, einen BJT (und DAS) zu beschreiben ist dein Denkfehler). Was Gilbert betrifft, so habe ich Ihnen bereits erklärt, dass Ib beim Arbeiten mit translinearen Verstärkern tatsächlich ein Ärgernis ist.
@Sredni Vashtar, Entschuldigung, aber Sie haben (wieder) den Punkt völlig verfehlt. Ich denke, das Arbeitsprinzip des BJT ist unabhängig davon, ob dir die eine oder andere Version besser gefällt....(wenn es einfacher ist.....Spannungsregelung...). Natürlich kann ein Ingenieur die Formeln für die Stromsteuerung für einige Anwendungen verwenden ... Ich habe das nie bestritten!! Aber das ist nicht die Frage!! Die Frage ist eine physikalische - und unabhängig vom Benutzer!! Verstehst du den Unterschied nicht? Der BJT weiß nicht, was Sie vorhaben. Es ist ein Gerät, das gewissen Gesetzen folgt – das ist alles. Versuchen Sie, den Unterschied zu sehen!
@LvW Ich verfehle den Punkt nicht: Was ich Ihnen zu sagen versuche, ist, dass eine Sache eine Beziehung zwischen Variablen ist und eine andere eine Ursache-Wirkungs-Beziehung. Sie entscheiden sich willkürlich dafür, Kausalität in eine VI-Diodencharakteristik zu setzen und nennen Ihre Ansicht die "einzig" richtige. Als ob eine Diode eine Spannung entwickeln könnte, ohne dass ein Strom durch sie fließt. Was ich sagen will, ist, dass Ihre Entscheidung, Kausalität anzunehmen, rein willkürlich ist. Und deshalb betrachte ich Spannungs-, Strom- und Ladungsmodelle als gleichwertig. Nicht weil sie zu einer einfacheren Berechnung führen, sondern weil es keine "WAHRE" gibt.
Leute, können wir uns alle die Frage oben auf der Seite ansehen und versuchen, dem OP zu helfen? Lasst uns woanders schimpfen!
@tTransistor, OK - du hast Recht - ich stimme zu. Es macht keinen Sinn, auf dieser Ebene ohne gute fachliche Argumente zu diskutieren, sondern mit polemischen Worten. (Beispiel: "Als ob eine Diode ohne Strom eine Spannung aufbauen könnte"). Meine Antwort: Eine Diode "entwickelt" keine Spannung. Eine Spannung wird in einer Batterie oder ähnlichem entwickelt ... und kann als Ergebnis an eine Diode angelegt werden, durch die ein Strom fließt.
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