Terminologie für BJT „Einsatzgebiete“

Es gibt eine genaue Definition und eine schlampige für die Sättigung. Ich beginne mit dem genauen.

Das wars so ziemlich. Der Sättigungsbereich ist hier genau definiert.

Der schlampige kommt zustande, weil das praktische Verhalten verschiedener Parameter des BJT nicht alle so perfekt in diese Linien passt. Außerdem sind diese Spannungen nicht das Einzige, was wichtig ist. Die Temperatur hat sicherlich einen großen Einfluss auf einige Parameter, sodass Sie sich vorstellen können, hier eine dritte Achse in das Papier hinein und aus ihm heraus zu erweitern , um diese Dimension hinzuzufügen. Und dann wäre es noch komplexer, die praktischen Details auf diese neue Ansicht abzubilden.

Die schlampige Idee der Sättigung ist praktisch. Wenn Sie erwägen, den BJT als Schalter zu betreiben, haben Sie bereits die Entscheidung getroffen, in einem Teil des Sättigungsbereichs im Diagramm zu arbeiten. Aber Sie werden auch mit einer erheblichen Vorwärtsvorspannung arbeiten$V_{bc}$und nicht nahe Null und schon gar nicht rückwärts vorgespannt. Dies ist keine genaue Definition und verschiedene Personen verwenden unterschiedliche Schwellenwerte. Ein Teil dieser Region ist also nicht nützlich. Wenn Sie erwägen, den BJT als Verstärker zu betreiben, möchten Sie ihn wahrscheinlich behalten$V_{bc}$umgekehrt vorgespannt und vielleicht auch noch einen kleinen Spielraum hinzufügen. Auch hier gelten also für einen Verstärker unterschiedliche Vorstellungen von „außer Sättigung“. Und noch einmal, es fällt nicht genau auf das Diagramm, wie es gezeigt wird.

EDIT: Die in der obigen Tabelle gezeigte Unterscheidung ist eine willkürliche Abgrenzung mit dem Differenzwert von$0V$als Ort, an dem Grenzen gezogen werden, aber es ist auch ein objektiver, messbarer, quantitativer und exakter Ort. Ob es ein physikalischer ist oder nicht, hängt von den physikalischen Parametern ab, die Ihnen wichtig sind, nehme ich an. Aber wenn Sie nach einem physikalischen Abgrenzungspunkt suchen, wie er für Pluto gegenüber den anderen Planeten gefunden wurde, wo 5 Größenordnungen in der natürlichen Abgrenzung basierend auf einigen wohlbegründeten physikalischen Ideen gefunden wurden, dann müssten wir darüber diskutieren welche physikalischen Vorstellungen Sie für angemessen halten. Erst dann könne man versuchen, zu entscheiden, wo diese Abgrenzungspunkte liegen. Und ich glaube nicht, dass diese Art von Diskussion hier angebracht ist.

Für die bahnbrechende Veröffentlichung, die die mathematischen Modelle bereitstellt und sie unter Verwendung genau der zwei oben gezeigten Achsen ausdrückt, siehe: JJ Ebers und JL Moll, "Large-Signal Behavior of Junction Transistors", Proc. IRE, Bd. 42, S. 1761-1772, Dezember 1954. Die früheste Veröffentlichung, die ich zufällig im Regal habe und die obige Tabelle zeigt, ist "Modeling the Bipolar Transistor" von Ian Getreu, 1976. Sie erscheint auf den ersten Seiten der Buch. Sein Buch war das Ergebnis seiner Arbeit bei Tektronix in der STS-Gruppe (Semiconductor Test Systems) in den späten 1960er und frühen 1970er Jahren und wurde ursprünglich von Tektronix veröffentlicht. Es ist derzeit über Lulu erhältlich.

Wenn Sie die ursprünglichen Ebers-Moll-Gleichungen sehen möchten, die verwenden$V_{bc}$Und$V_{be}$, dann habe ich sie praktischerweise hier als Antwort auf diese Frage gepostet: " Warum fehlt Vbc in bjt-Gleichungen? ". Sie müssen nicht zum Originalpapier zurückkehren, wenn eine solche Zusammenfassung in Ordnung ist. Wenn Ihre Frage eine historische ist, könnte ich auch versuchen, Ian erneut zu kontaktieren und zu sehen, ob er sich daran erinnert, woher er seine Karte hat. Vielleicht erinnert er sich.

WIEDER BEARBEITEN: Ich füge ein Diagramm aus einer Ausgabe von Jacob Millmans "Microelectronics: Digital and Analog Circuits and Systems" von 1979 hinzu. Dies ist von oben auf Seite 61, Abschnitt 3-2:

Hoffentlich hilft das weiter. Ein solches Diagramm sollte in fast jedem Einführungstext zu Halbleitern leicht verfügbar sein.

Sie haben jetzt sowohl eine quantitative Beschreibung, die Sie aus diesem Beitrag erhalten können, in dem ich drei separate, aber gleichwertige, quantitative DC-Ansichten des BJT bereitstelle, als auch eine qualitative Beschreibung im obigen Diagramm, das sowohl Minority- als auch Majority-Träger darstellt. Vollständiger geht es nicht in einem Beitrag auf EE.SE.

„Sättigung“ ist ein Oberbegriff für Bereiche, die für einen Verstärker unbrauchbar sind (d.h. stark nichtlinear an$I_{\mathrm B}$oder haben β kleiner als 1), sind aber weit vom Cut-off entfernt. Die meisten Autoren bemühen sich nicht, eine brauchbare Definition zu formulieren. Es gibt mindestens ein englisches Buch, das in dieser Angelegenheit nicht nachlässig ist:

E. Ramshaw (Informationen zu Google Books) oder R. S. Ramshaw (wie auf dem Umschlag angegeben)
Power Electronics Semiconductor Switches
Springer Science & Business Media, 2013

Das Buch gibt einen bestimmten Quasi-Sättigungsbereich an, der nichtlinear ist (entspricht „4.“), aber dennoch zu en.Wikipedias „vorwärts-aktiv“ passt und der Kollektorstrom in eine gesunde Richtung fließt. Nach$V_{\mathrm{BC}}$Null durchläuft (≈ „2.“), entsteht ein harter Sättigungsmodus , der der Definition „1.“ entspricht. Ī̲ würde es „on–on Region“ nennen.

Außerdem würde Ī̲ die Region unmittelbar vor dem Einschalten von B–C als „(Vorwärts-) Niederspannung“ mit niedrigem (aber positivem) β charakterisieren . Einzelheiten finden Sie in den Kommentaren und meiner Antwort in Warum bleibt die Kollektorstromrichtung in der Sättigung und im aktiven Bereich gleich? und die Common-Base-Schaltung mit Null-Versorgungsspannungs- Thread (mit etwas Simulation in CircuitLab).

Was ist mit der en.Wikipedia-Definition (Stand heute) von Regionen? Es kann auf verschiedene Quellen zurückgeführt werden, in denen die Autoren nicht bereit waren, auf Details dieser marginalen Modi einzugehen. Die Quasi-Sättigung liegt nahe am harten Sättigungsbereich auf der Spannungs-Spannungs-Ebene (obwohl sie auf andere Weise funktioniert), und viele Autoren waren mit dem vereinfachten Bild in @jonks Antwort zufrieden. Was ist mit dem Zeug aus es.Wikipedia unter „3.“? Es ist einfach inkompetenter Müll.

Definition der Sättigung in Bipolartransistoren

In Wirklichkeit hängt es von Ihrer Anwendung für hohe Linearität (niedriger THD ohne Rückkopplung) oder niedrige Sättigung Vce(sat) ab (bei einigen Hochstromschaltern übersteigt Vce Vbe als Schalter)

Für den linearen Betrieb bei moderaten Strömen betrachten wir Vce <2 V als nicht linear bei Strömen im mittleren Bereich und eine signifikante Rundung der Sinusspitze unter Vce = 2 V. dh Verzerrung

Zwischen den Vce(sat)-Spezifikationen (Nenn-Ic:Ib-Verhältnisse bei Last) für den Betrieb und der nichtlinearen Grauzone für Vce <2 V, wie z. B. bei Verstärkern mit gemeinsamem Emitter, befindet sich die Übergangszone. Hier ändern die Auswirkungen der Sättigung die Linearität und sind weitgehend unspezifiziert. (außer im Beispieldatenblatt unten)

Zum Beispiel. siehe Abb. 3 und 4, in denen die Auswirkungen von Sättigung und nichtlinearem Betrieb unter 2 V mit steigendem Strom für diesen 100-mA-Teil verglichen werden.

Nirgendwo in einem Halbfinale. Das Datenblatt definiert die Sättigungsgrenze als Vc = Vb für einen geerdeten Emitter. . Dies ist die reale analoge Welt, in der es teilweise Sättigungseffekte gibt.

So wie jede Logik analoge Schwellenwerte mit einer Grauzone zwischen garantierten Sättigungspegeln aus Gründen des Rauschabstands und des thermischen Offsets verwendet.

_{(Quelle: elektroda.pl )}

Beachten Sie, dass die Grenze von Vce(sat) unter Vbe liegt. (gut), aber der Abfall von hFE und der Anstieg der Leckage aufgrund der Änderung der Lücken und der Steigung dieser Kurven im linearen Bereich. Die Gerätelinearität >2V ist sehr flach und hier nicht dargestellt.

Dies unterstützt mein Argument, dass es unterschiedliche Schwellenwerte für die Sättigung gibt, abhängig von den Anforderungen für den Switch- oder Linear- Betrieb.