Warum ist dieser BJT-Transistor gesättigt?

"Die Info"

Der Bias-Punkt (ohne den 623-mV-Eingang) wird berechnet als

ICH B = 5 − 0,6 5.5 M Ω = 800 N A

ICH C = β ICH B = 290 ∗ 800 N A = 233 μ A

Diese Berechnungen werden im Simulator überprüft. Aber wenn ich das Eingangssignal anschließe, dessen Spitze bei 623 mV liegt, sättigt der Transistor. Warum?

Denn wenn ich die Berechnungen nochmal mit mache v B E = 0,62318 v , ändern sich die Ergebnisse gegenüber der vorherigen Berechnung nicht wesentlich.

ICH B = 795,78 N A was soll das geben ICH C = β ICH B = 290 ∗ 795,78 N A = 230.8 μ A , und das ist << ICH C ( S A T ) . Warum ist dann der Transistor gesättigt?

Ich weiß das der Transister da gesättigt ist v C E = 67.4 M v , wenn es hätte sein sollen 5 − ( 230.8 μ A ∗ 10 k ) = 2.7 v

Antworten (2)

Sie schreiben, dass der Spitzenbasisstrom bei angeschlossener Signalquelle durch gegeben ist

ich B = 5 v − 0,62318 v 5.5 M Ω = 795,78 N A

Dies ist jedoch nicht wahr (was offensichtlich sein sollte, da es weniger als der Vorspannungsstrom ist!). Was wahr ist, ist

ich R 2 = 5 v − 0,62318 v 5.5 M Ω = 795,78 N A ≠ ich B

Der Widerstandsstrom und der Basisstrom sind nicht gleich. Laut KCL am Basisknoten:

ich B = ich R 2 + ich S

Wo ich S ist der Strom aus der Signalspannungsquelle. Aber du weißt nicht, was dieser Strom ist .

Tatsächlich hängt der Basisstrom exponentiell von der Basis-Emitter-Spannung ab. Wir können die Änderung des Basisstroms wie folgt abschätzen

ich B 2 ich B 1 = e v B E 2 v T e v B E 1 v T = e v B E 2 − v B E 1 v T = e 0,62318 v − 0,6 v 25 M v ≈ 2.53

Somit sollte der Spitzen-Basisstrom um einen Faktor von etwa 2,53 oder größer als der DC-Basisstrom sein

ich B P e A k = 2.53 ⋅ 800 N A = 2.02 μ A

Dies ergibt einen Kollektorstrom von

ich C P e A k = 2.53 ⋅ 233 μ A = 589 μ A

Wenn dies der tatsächliche Kollektorstrom wäre, wäre die Kollektorspannung

5 v − 589 μ A ⋅ 10 k Ω = − 0,895 v

Ja, der Transistor wird zuerst gesättigt.

Die Schaltung ist eine vereinfachte Version dessen, was ich tat. Die ursprüngliche Schaltung hat ein Sinuswellen-Eingangssignal mit Kondensatorkopplung. Wenn nun bei dieser Eingangssinuswelle Vb 0,623 V erreicht, gerät der Transistor in Sättigung. Um zu verstehen, was passierte, ersetzte ich die Sinuswellenquelle und legte nur die Spitzenspannung durch die Spannungsquelle.
@ArjobMukherjee, ich glaube, ich folge dir, aber du berechnest den Basisstrom immer noch nicht richtig. Wenn die Signalquelle die Basisspannung auf 0,62318 V Spitze erhöht, ist der Basisstrom ungleich ( 5 v − 0,62318 v ) / 5.5 M . Diese Berechnung ist ungültig . Sie berechnen den Strom durch den 5,5-M-Widerstand, nicht den Strom durch die Basis.
@ArjobMukherjee, ich habe meine Antwort aktualisiert, um zu zeigen, warum der Transistor gesättigt ist.

Ihre Berechnung des Basisstroms bei Basisspannungen von 0,6000 V und 0,6312 V ist in Ordnung - beide Ergebnisse zeigen, dass der Strom etwa 800 nA beträgt. Sie haben jedoch nicht berücksichtigt, dass die Basis keine dieser Spannungen hat, sondern etwas weniger - es könnte tatsächlich 0,4 V sein - was bedeutet dies für die Berechnung des Basisstroms?

Auf den ersten Blick macht es nicht viel - es erhöht es von etwa 800 nA auf 836 nA - kein großer Unterschied, aber ich versuche zu sagen, dass Sie nicht wirklich wissen, was die Basisspannung wird sein, wenn es über 5,5 MOhm an eine 5-V-Quelle angeschlossen wird.

Das ist der erste Punkt und der zweite Punkt (und wichtiger) ist, dass der Basis-Emitter-Übergang eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode ist und über 0,4 Volt (ein bisschen Handwinken) eine kleine Erhöhung der Basisspannung zu einer großen Erhöhung führt im Basisstrom und wenn Sie 0,6 V erreichen, fließen Milliampere in die Basis. Deshalb ist der Transistor gesättigt.

Fazit - Verwenden Sie Ihren Simulator, um Ihnen den tatsächlichen Basisstrom oder die Basisspannung zu geben, und überzeugen Sie sich selbst.

Dies ist ein ziemlich guter Link, um Dinge zu erklären. Es deckt die Ebers-Moll-Gleichung ab, mit der Sie den Kollektorstrom für eine bestimmte Basis-Emitter-Spannung bei einer bestimmten Temperatur vorhersagen können.

!Andy Ohne das Signal zeigt der Simulator die gleichen Ergebnisse. Vbe bei 0,599 V und Ib, Ic entsprechen den Berechnungen. Aber nicht, nachdem das 0,62318-V-Signal hinzugefügt wurde. Können Sie auch erklären, warum die "Spannung tatsächlich 0,4 V betragen könnte"? Ich verstehe das nicht.
Was passiert, wenn Sie 0,599 V auf die Basis zwingen? Sehen Sie sich die Durchlassspannungskurve für eine Diode an und sehen Sie, wie hoch die Spannung bei einem Eingangsstrom von 800 nA ist – es könnte 0,3 V oder 0,5 V oder irgendwo dazwischen sein. 0,4 V ist nur meine Faustregel für "unterhalb dieses Niveaus passiert nicht viel".
Ok, der Strom von etwa 800 nA verursacht einen Spannungsabfall von etwa 0,4 V. Aber wenn ich diese 0,623 V auf die Diode zwinge, steigt der Strom exponentiell an. Ist mein Verständnis richtig? Warum enthält die Transistorspezifikation nicht die Eigenschaften des BE-Übergangs?
@ArjobMukherjee Ich denke, so ziemlich alle BJTs haben die gleiche Eigenschaft, und das ist eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode. Außerdem gibt es beim Vorspannen eines Transistors bessere und zuverlässigere Möglichkeiten. Wenn Sie beispielsweise einen 1-MOhm-Widerstand vom Kollektor verwenden, wird sichergestellt, dass sich der Kollektor ungefähr in der Mitte befindet. Wenn die Kollektorspannung ansteigt, wird mehr Strom in die Basis eingespeist, wodurch der Kollektor nach unten gezwungen wird. Sie müssen sich dabei kaum um einen Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung kümmern, und das Ergebnis ist bei der Temperatur und zwischen verschiedenen Geräten viel stabiler.
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