Wie ist der Strom durch den Widerstand gleich dem Kollektorstrom in dieser Schaltung?

Mein Lehrbuch besagt, dass der Strom durch den Widerstand gleich dem Kollektorstrom ist, wenn die gezeigte Diode mit der Basis-Emitter-Diode im Inneren des Transistors übereinstimmt. Könnte jemand freundlicherweise erklären, wie das möglich ist.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Bisher habe ich:

ICH R = v C C − v B e R

Ich habe ein bisschen Mühe zu berechnen, wie sich dieser Strom in Diode und Basis des Transistors aufteilt. Jede Hilfe ist willkommen. Danke!

Ist das alles, was Ihr Lehrbuch zu bieten hat? Damit eine solche Gleichung zutrifft, müssen einige Annahmen über die Stromverstärkung des Transistors getroffen werden. So wie es ist, ist es eine Konstantstromsenke, weil die Diode die Vbe sperrt. Unter realen Bedingungen würde die Verstärkung des Transistors einen etwas größeren Stromfluss erzeugen, der konstant bleibt, solange die Diode ihren Vdrop beibehält.
Genau diese Frage beschäftigt mich. Lassen Sie mich einen Screenshot der Lehrbuchseite machen und anhängen. Danke :)
Ich habe die Fotos gesehen. Sie sind echte Stromspiegel, wenn der Widerstand von einem anderen Transistor angesteuert wird, dann wird dieser Transistorstrom am Kollektor des zweiten Transistors dupliziert (und invertiert). Das Buch kann diese Stromspiegel unter idealen Bedingungen aufrufen, aber in der realen Welt würde R sich nicht mit +Vcc verbinden. Unter der Annahme idealer Bedingungen wären der Widerstandsstrom und der Kollektorstrom gleich oder sehr nahe beieinander. Ist das eine gute Antwort?
Ich bin mir nicht sicher, ob ich den Duplikationsteil vollständig verstehe. Diese Ausgleichsdiode macht mir immer noch Sorgen. Dies ist das erste Mal, dass ich eine solche Struktur sehe ... Fließt der größte Teil des Stroms durch den Widerstand durch die Diode? Weil der Basisstrom vernachlässigbar ist? Dann hängt der Kollektorstrom von der Stromverstärkung ab, oder?
Ohne diese Kompensationsdiode ist diese Schaltung einfach eine gemeinsame Emitter-Basis-Vorspannung hmm
Da der be-Übergang des Transistors sehr ähnlich wie eine Diode wirkt, werden zwei parallele Dioden erzeugt, die sich unter idealen Bedingungen den Strom teilen.
Oh interessant, also entspricht der Basisstrom der Hälfte des Stroms durch den Widerstand?

Antworten (3)

Der Schlüssel zum Effekt findet sich im fotografierten Text:

Wenn die Kompensationsdiode und die Emitterdiode identische Strom-/Spannungskurven haben

Aus dem Schaltplan geht hervor, dass die Spannung an der Diode und die Spannung am Basis-Emitter-Übergang identische Spannungen haben (sie sind schließlich an Basis und Masse kurzgeschlossen). Das bedeutet, dass durch sie jeweils der gleiche Strom fließt. Wäre dies nicht der Fall, wären ihre Spannungs-/Stromkurven anders.

Zufällig ist das Buch nicht ganz korrekt. Die beiden Ströme sind nicht vollkommen identisch, da der gesamte Diodenstrom von der Anode bereitgestellt wird, während der Emitterstrom gleich dem Basisstrom plus dem Kollektorstrom ist. Dies bedeutet, dass der Kollektorstrom ich C und Diodenstrom ich D verwandt sind durch

ich D ich C = 1 + 1 β
Wo
β =  Transistorverstärkung
Da Beta normalerweise groß ist, ist der Unterschied gering, aber nicht null.

Danke schön! Das macht jetzt sehr viel Sinn. Haben Sie diese Beziehung erhalten, indem Sie $i_D = i_E$ gesetzt haben?
sollten wir nicht stattdessen $i_D = i_B$ setzen? Die Basis-Emitter-Spannung entwickelt einen Basis-Emitter-Strom, der $ i_B $ ist, oder?
@rsadhvika - Richtig. Da die Diodenspannung gleich der Basisspannung ist, ist der Diodenstrom gleich dem Basisstrom.
Sie haben Recht mit dem Diodenstrom, aber die Frage betrifft den Widerstandsstrom, der noch etwas größer ist. Siehe mein Diagramm.

Wenn Diode und Transistor perfekt aufeinander abgestimmt sind, kann man sagen, dass der Diodenstrom und der Emitterstrom in dieser Schaltung gleich sind. Aber es ist notwendig, auch den Basisstrom I B des Transistors zu berücksichtigen :

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beginnen Sie mit I B . Der Kollektorstrom ist β × I B und der Emitterstrom ist (β + 1) × I B . Wenn die Diode perfekt angepasst ist, dann ist ihr Strom ebenfalls (β+1) × I B , was bedeutet, dass der Gesamtstrom durch den Widerstand (β + 2) × I B sein muss , was geringfügig größer als der Kollektorstrom ist ein Faktor von 1+2/β.

Dies ist einem einfachen Stromspiegel sehr ähnlich.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Beachten Sie, wie der Kollektor und die Basis von Q2 miteinander kurzgeschlossen sind? Dies macht Q2 effektiv zu einer Diode.

Das macht diese Schaltung genau wie Ihre Schaltung, außer dass diese Schaltung anstelle einer Diode einen Transistor als Diode verwendet.

Der Kollektorstrom wird durch Vbe durch die Ebers-Moll-Gleichung gesteuert. Da Q2 Vbe sowohl für Q2 als auch für Q1 einstellt, wird der Strom in Q1 direkt von Q2 über den Widerstand R_ref gesteuert.

Ein ähnliches Verhalten wird in der von Ihnen vorgestellten Schaltung beobachtet. Die Spannung an der Basis des Transistors wird durch die Spannung an der Diode bestimmt. Sie erhalten genauere Ergebnisse, wenn D und Q2 (Basis-Emitter) die gleichen iv-Kurven und -Eigenschaften und hohe Beta-Werte für den Transistor haben.

Wie ist der Strom durch den Widerstand gleich dem Kollektorstrom in dieser Schaltung?
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