Funktioniert ein Transistor, indem der Kollektor mit dem Emitter verbunden wird? Wenn ja, warum funktionieren Transistorregler?

Denken Sie an die Basis und den Emitter - um Strom durch den Kollektor zum Emitter zu leiten, muss der Basis-Emitter-Bereich in Vorwärtsrichtung vorgespannt sein. Da die Basis 5,6 Volt hat, wird der Basis-Emitter natürlich in Vorwärtsrichtung vorgespannt, wenn der Emitter 4,9 Volt hat. Dadurch liegt die Basis 0,7 Volt höher als der Emitter.

Wenn mehr Strom versucht, vom Kollektor zum Emitter zu fließen, könnte die Emitterspannung ansteigen und dies würde den Basis-Emitter-Übergang abschalten und die Leitung verringern. Daher kann dies nicht passieren.

Diese Schaltung wird als Emitterfolger bezeichnet, dh der Emitter muss der Basisspannung abzüglich der 0,7 Volt (oder so) folgen, die erforderlich sind, um den Basis-Emitter-Bereich in Vorwärtsrichtung vorzuspannen.

Und unter der Annahme, dass Vin (Eingangsspannung) etwa 10 V beträgt, während die Zenerspannung immer noch etwa 5,6 V betragen würde, warum sollte die Spannung am Emitter (5,6 V - 0,7 V = 4,9 V) und nicht 10 V betragen?

Bei 10 Volt am Emitter (auf magische Weise) UND 5,6 Volt an der Basis ist die Basis-Emitter-Region vollständig "aus" und somit kann kein Kollektorstrom fließen. Mit anderen Worten, Sie malen ein unmögliches Szenario.

R muss so gewählt werden, dass der Transistor am oberen Ende seines linearen Bereichs arbeitet. Auf diese Weise "stiehlt" die Zenerdiode gerade genug Basisstrom, um die Spannung in der Ausgangsschleife auf die Zenerspannung - 0,7 V - zu senken.

Transistor steht für "Transferwiderstand", und im Prinzip kann dieser Widerstand (Kollektor zu Emitter) einen sehr großen Bereich überspannen, von Mikroampere bis Ampere. Es hängt alles vom Basislaufwerk ab.

Wenn Sie versuchen, einen Transistor durch explizites Steuern der Basisspannung zu steuern, ändert sich der effektive Widerstand, wie Sie festgestellt haben, über eine ziemlich kleine Spanne von sehr hoch zu sehr niedrig. Wie kann man das umgehen? Versuchen Sie nicht, die Basisspannung zu steuern, sondern den Basisstrom. Oder, wenn Sie versuchen, die Basisspannung zu steuern, verwenden Sie Feedback, um die Spannung genau am richtigen Punkt zu halten. Nehmen Sie zum Beispiel Ihre Schaltung. Sie haben eine sehr wichtige Komponente ausgelassen - die Ladung. Zeichnen Sie die Schaltung wie folgt neu:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Die Spannung über der Last steigt mit steigendem Strom. Ich hoffe, Sie sehen, dass die Lastspannung nicht mehr als etwa 4,9 Volt erreichen kann. Aber nehmen wir an, dass es, sagen wir, 5,9 Volt sind. Dann wird der Basis-Emitter-Übergang um etwa 1,7 Volt in Sperrichtung vorgespannt, der Transistor wird ausgeschaltet und die Lastspannung wird Null sein.

Was also tatsächlich passiert, ist, dass sich zum Beispiel der Zener seinem Arbeitspunkt nähert, auch die entsprechende Lastspannung, aber immer um etwa 0,7 Volt niedriger. Wenn die Zenerspannung 5,6 beträgt, beträgt die Lastspannung 4,9, und alle sind glücklich.

Das ist natürlich alles eine grobe Vereinfachung, aber nehmen Sie es in Ihrem Studienstadium als wahr wahr. Beispielsweise hat der Transistor eine sogenannte Stromverstärkung, das Verhältnis von Basisstrom zu Kollektorstrom. Damit der Transistor den Laststrom liefern kann, muss R1 also genügend Strom liefern, um sowohl den Zener als auch den Transistor zu versorgen. Darüber hinaus nimmt die Stromverstärkung ab einem bestimmten Strompegel mit zunehmendem Laststrom tatsächlich ab. Bei sehr kleinen Lastwiderständen (und "klein" hängt sehr stark vom Transistor ab) liefert ein großer R1 einfach nicht genügend Basisstrom, um die Lastspannung auf 4,9 zu halten, und der Zener wird nach Strom ausgehungert und seine Spannung fällt ab bis ein neues Gleichgewicht entsteht. Aber das ist wahrscheinlich ein oder zwei Lektionen in der Zukunft.

Wenn der Transistor vollständig eingeschaltet ist und die Emitterspannung auf die vollen 10 V erhöht wird (wie in Ihrem fehlerhaften Szenario), müsste die Basisspannung 10,7 V betragen. Offensichtlich würde die Zenerdiode keine so hohe Spannung an der Basis zulassen.

Der Zener sorgt dafür, dass die Basisspannung nicht weiter als +5,6 V ansteigt. Wenn der Emitter versucht, höher als 4,9 V zu gehen, fällt der Basisstrom gegen Null und der Transistor schaltet sich aus, indem der Stromfluss zwischen Kollektor und Emitter ausgehungert wird.
Wenn die Last am Ausgang versucht, mehr Strom zu ziehen, könnte man meinen, die Emitterspannung würde fallen ... aber das erhöht einfach den Basisstrom und schaltet den Transistor stärker ein.

Die Lastregelung ist mit dieser einfachen Reglerschaltung nicht wunderbar. Es gibt einige Schwankungen in der Basis-Emitter-Spannung des Transistors - der Bereich beträgt ungefähr 0,6 V bis 1 V, je nachdem, wie viel Strom vom Kollektor zum Emitter fließt. Beachten Sie, dass die Basis-Emitter-Spannung für ein Beispiel 2N3055 auch temperaturabhängig ist (unten) - alle Bipolartransistoren verhalten sich so:
aus dem Siemens 2N3055-Datenblatt

Transistoren haben dieses Eingangs-Ausgangs-Diagramm

Bei 12 Volt am Kollektor und 5,6 Volt an der Basis (also etwa 5,0 Volt am Emitter) hat der Bipolar 7 Volt über Vce (dem gesamten Transistor).