Den echten VBEVBEV_{BE} finden

Welche Formel können Sie in einem BJT in gemeinsamer Emitterkonfiguration verwenden, um die Realität zu berechnen? v B E damit Sie es nicht annähern müssen 0,7 v ? Das folgende Problem fragt nach dem tatsächlichen Wert von v B E um den Unterschied zu sehen, den es in den anderen Parametern macht, wenn v B E wird nicht vermutet 0,7 v . Ich finde jedoch keine Möglichkeit, den tatsächlichen Wert zu berechnen v B E weil es normalerweise nur angenommen wird 0,7 v .

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1) Finden Sie den Kollektorstrom, ICH C , Basisstrom, ICH B , und die Ausgangsspannung, v Ö U T verwenden v B E = 0,7 v . Geben Sie alle notwendigen Annahmen an.

2) Auflösen nach dem reellen Wert der Basis-Emitter-Spannung, v B E @ T = 300K, und die entsprechende ICH C , Und v Ö U T . Nehmen Sie an, dass die angegebenen Transistorparameter bei 300 K gemessen wurden. Geben Sie alle anderen notwendigen Annahmen an.

Verwenden Sie das Datenblatt des BJT, es wird als VBE (sat) angegeben. Sie finden minimale, typische und maximale Werte dafür, verwenden Sie typische Werte für die normale Berechnung, möglicherweise sehen Sie auch Diagramme, die über Temperaturänderungen aufgetragen sind
Bedeutet "real" einen Transistor in der realen Welt, bei dem Sie die genaue Temperatur oder irgendetwas über Herstellungsabweichungen nicht kennen?
Sie sollten es für die grobe Gerätekategorie auswendig kennen und wissen, welche Parameter den Wert beeinflussen ( ICH S zum Beispiel.) (Ich weiß zum Beispiel, dass ich dazu neige, mich fortzubewegen 700 mV mit ICH C = 3 mA für Teile ähnlich 2N3904 und 2N2222A bei Raumtemperatur.) Dann sollten Sie das Design so gestalten, dass es die Bandbreite der Gerätevariationen, die Sie kaufen werden, die Temperaturen in den Betriebsumgebungen, die Sie unterstützen müssen, und langfristige Driftvariationen handhaben kann. Und einige Situationen werden wählerischer sein als andere. Welche Anstrengungen Sie unternehmen, hängt also auch von der Anwendung ab.
Das solltest du wissen v B E variiert je nach 60 mV pro Jahrzehnt Änderung in ICH C und das sollten Sie auch ungefähr erwarten − 2.2 mV ∘ C auch ändern, obwohl das nicht linear über einen zu großen Bereich variiert und es so wenig wie vielleicht sein kann − 1.7 mV ∘ C und vielleicht so viel wie − 2.5 mV ∘ C für überraschend ähnliche Anwendungsgeräte.
Die Frage ist etwas unklar oder zu allgemein. Können Sie besser spezifizieren, was Sie zu lösen versuchen? Handelt es sich um ein theoretisches Problem (z. B. Berechnungen mit Bleistift und Papier, vielleicht für eine Hausaufgabe)? Versuchen Sie, ein Design zu entwickeln, das den genauen Wert von Vbe kennen muss? Normalerweise sollte ein gutes Design unempfindlich gegenüber den genauen Werten von Halbleiterbauelementparametern gemacht werden, es sei denn, es handelt sich um ein sehr spezielles Design (z. B. analoges IC-Design). Bitte geben Sie weitere Informationen an.
Ich schlage vor, dass Sie diese Übung machen: Lösen Sie diese CE-Schaltung sowohl für Vbe = 0,7 V als auch für Vbe = 0,75 V. Betrachten Sie dann die resultierende Verhaltensänderung der gesamten Schaltung. Die Schlussfolgerung sollte sein, dass es nicht viel ändert. Schaltungen, die auf einem bestimmten genauen Wert von Vbe beruhen würden, sind unpraktisch . Der Wert von Vbe spielt keine große Rolle, es ist sinnlos zu versuchen, einen genauen Wert zu bestimmen.
Ich habe die Frage bearbeitet, um der Art des Problems mehr Details hinzuzufügen.
@ John, was ist jetzt Ihre Frage (Sie haben VBE mit 0,7 V angegeben).)
Okay, ich habe mich entschieden, die spezifischen Fragen einzufügen, die das Problem stellte. Entschuldigung für die Ungenauigkeit. Sie können die Frage erneut anzeigen.
Nun - Ihre Frage ist völlig anders. Das vorherige war - mehr oder weniger - ein theoretisches: Erklärung für die "Steifigkeit" von VBE=0,7V. Jetzt fragen Sie nach der Analyse einer kompletten BJT-Stufe. Dies kann basierend auf dem Ohmschen Gesetz erfolgen (und unter der Annahme, dass Vbe=const.)

Antworten (4)

2) Auflösen nach dem realen Wert der Basis-Emitter-Spannung, VBEVBE @ T = 300 K, und dem entsprechenden ICIC und VOUTVOUT.

Das Ib/Vbe aus Lösung 1) wird wahrscheinlich nicht konsistent sein. Sie werden also zwischen den Berechnungen iterieren:

2.1) Berechnen Sie aus Ib ein neues Vbe unter Verwendung der Schockley-Gleichung;

2.2) Berechnen Sie aus dem neuen Vbe das entsprechende Ie/Ic/Vout;

2.3) aus dem neuen Ic/Ie den Ib berechnen;

2.4) gehe zurück zu 2.1) bis die Lösung ausreichend konvergiert.

So hätte es ein Spice-Simulator gemacht.

Sie werden feststellen, dass Ihre Lösung nahe genug bei 0,7 V liegt (die meisten Transistoren haben eine VBE zwischen 0,6 und 0,7 V).

Ich verstehe. Also ich würde die verwenden ICH B das ergab sich aus der Annahme, dass v B E = 0,7 v

Die „echte“ VBE kann nicht „berechnet“ werden, ohne einige Annahmen zu treffen, sie ist, was sie bei jeder gegebenen Temperatur und Stromstärke ist. Der Grund, warum wir 700 mV annähern, ist, dass es bei Raumtemperatur für eine Handvoll mA so ist, wenn eine Annäherung zulässig ist.

Es variiert mit der Temperatur, etwa 2 mV / C IIRC, und es variiert auch mit dem Strom. Bei kleinen Strömen variiert er gemäß der Diodengleichung, bei höheren Strömen erzeugt der Restserienwiderstand des Übergangs einen zusätzlichen Abfall. Ich habe kürzlich einige VBE-Messungen durchgeführt, um einen Logamp mit einem Transistor von pA bis> 100 mA herzustellen, und er variierte zwischen 200 mV und 900 mV.

Danke, ich habe die Frage bearbeitet, um der Art des Problems mehr Details hinzuzufügen.
Ich sehe nirgendwo in den Teilen der Frage, die Sie gepostet haben, wo Sie aufgefordert werden, VBE zu berechnen. Ich sehe, wo Sie aufgefordert werden, 0,7 V zu verwenden. Es kann zu Ihrem eigenen Vorteil nützlich sein, VBE-Werte von 0,6 V und 0,8 V anzunehmen und die Bias-Bedingungen neu zu berechnen. In einem gut vorgespannten Gerät ändert sich der Kollektorstrom / die Kollektorspannung nicht viel. In meinem ersten Jahr in der Industrie wurde ich gebeten, einen Verstärker mit einem temperaturabhängigen Frequenzgang zu debuggen. Sie hatten RB anstelle des Kollektors auf die Schiene gebracht, und als sich VBE mit der Frequenz änderte, taten dies auch die Kollektorvolt und die Miller-Kapazität Kollektor zur Basis.
Okay, ich habe mich entschieden, die spezifischen Fragen einzufügen, die das Problem stellte. Entschuldigung für die Ungenauigkeit. Sie können die Frage erneut anzeigen.
Sie erhalten den Is des Transistors mit 20 fA, dies ist der Sättigungsstrom in der Diodengleichung, den Sie an anderer Stelle in Ihren Handzetteln angegeben haben, das Transistor-Beta, die frühe Spannung, alle bei 300 K, also tun Sie es nicht man muss sich um die temperatur kümmern. Welche Annahmen sollten Sie treffen und angeben? Vielleicht ist der verbleibende BE-Widerstand Null, sodass Sie dem von der Diode berechneten VBE keinen IR-Abfall hinzufügen müssen, oder dass dieser Widerstand ein kleiner endlicher Wert ist, den Sie angeben.

Der "echte" VBE-Wert - für einen gegebenen Kollektorstrom Ic - kann nur berechnet werden - basierend auf der Shockleys-Gleichung Ic=Is*[exp(Vbe/Vt)-1] - wenn Sie den Wert des Sättigungsstroms Is kennen. Dieser Strom hat jedoch sehr große Toleranzen und eine ziemlich große Abhängigkeit von der Temperatur. Daher ist dieser Wert normalerweise unbekannt.

Daher verwenden wir für Berechnungszwecke (Auslegung von BJT-Stufen) ungefähre Werte (0,65 ... 0,7 Volt). Das beigefügte Diagramm zeigt jedoch, dass trotz einer solchen Annäherung der Einfluss auf den gewünschten Kollektorstrom (Abweichung vom Auslegungswert) in tolerierbaren Grenzen gehalten werden kann. Wie wir aus dem Diagramm ableiten können, sollte für ein gutes Design die Steigung der Stabilisierungslinie so gering wie möglich sein.

Die Grafik zeigt zwei exponentielle Ic-VBE-Funktionen für zwei verschiedene Temperaturen - jedoch gilt das gleiche Prinzip (Verschiebung der Kurven) für zwei verschiedene Is-Werte (Toleranzeinfluss).

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Danke, ich habe die Frage bearbeitet, um der Art des Problems mehr Details hinzuzufügen.

Nachdem ich sowohl diskrete als auch integrierte Schaltungen entworfen habe, habe ich gelernt, den stabilisierten Stromansatz zu verwenden, bei dem V_base_ground eingestellt und ein Emitterwiderstand eingefügt wird. Somit bleiben 1 Volt an der Basis bei 1 mA unter der Annahme von 0,7 V Vbe 0,3 V für den Emitterwiderstand, daher werden dort 300 Ohm benötigt.

Derselbe Transistor benötigt für den Betrieb mit 1 uA oder 1.000-mal weniger Strom 0,058 V weniger pro Dekade über Vbe. Diese 0,058 (oder 0,060, wenn Sie das bevorzugen) mal 3 Dekaden, sagt uns, dass der Transistor 0,7 - 0,18 = 0,52 Volt benötigt. Das lässt 0,48 V über dem Stromeinstellungs-Remitter; bei 1uA, das ich als 1MegOhm-pro-Volt modelliere, benötigen wir 480.000 Ohm; Die Widerstandsfirmen werden uns einen 470K [gelb/violett/orange] verkaufen.

Auf Silizium werden hochwertige Widerstände flächenmäßig sehr teuer, und es werden Stromdichtemethoden verwendet, bei denen Sie die Vbe manipulieren können, indem Sie 1000 Bipolare parallel verwenden, um die Vbe um 3 * 0,06 zu reduzieren. Führen Sie 1 mA durch diese Gruppe, richten Sie Ihr Vbe ein und platzieren Sie einen einzelnen Transistor in der Nähe des Siliziums, um Ihre 1 uA bereitzustellen. Führen Sie diese 1 uA bis zu + 5 V aus, duplizieren Sie sie mit einem PNP-Stromspiegel zurück auf GND, und Sie haben eine eingehende 1 uA. Wiederholen Sie dies für 1 nA. Wiederholen Sie dies für 1 pA. Die Vbe fällt weiter um 0,06 V pro Dekade oder 0,18 Volt pro 3 Dekaden. Bei einem PicoAmp liegen wir 3 * 0,18 = 0,54 Volt unter dem Ausgangspunkt, wenn die Bipolartransistoren dieses reine exponentielle logarithmische Stromverhalten fortsetzen und Sie immer noch Transistoren mit der gleichen Größe (Emitterfläche) verwenden.

Danke, ich habe die Frage bearbeitet, um der Art des Problems mehr Details hinzuzufügen.
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