Làm thế nào để tôi bão hòa một bóng bán dẫn NPN?

Tôi hiểu rằng trong "chế độ bão hòa", một BJT hoạt động như một công tắc đơn giản. Tôi đã sử dụng nó trước khi lái đèn LED, nhưng tôi không chắc là tôi hiểu rõ làm thế nào tôi có được bóng bán dẫn vào trạng thái đó.

Có phải một BJT trở nên bão hòa bằng cách tăng Vbe trên một ngưỡng nhất định? Tôi nghi ngờ điều này, bởi vì các BJT, như tôi hiểu chúng, được điều khiển bằng dòng điện, không được điều khiển bằng điện áp.

Có phải một BJT trở nên bão hòa bằng cách cho phép Ib vượt qua một ngưỡng nhất định? Nếu vậy, ngưỡng này có phụ thuộc vào "tải" được kết nối với bộ thu không? Là một bóng bán dẫn bão hòa đơn giản vì Ib đủ cao để beta của bóng bán dẫn không còn là yếu tố giới hạn trong Ic?

Lái xe đủ dòng vào cơ sở để đường giao nhau của bộ thu cơ sở trở nên lệch về phía trước. Bao nhiêu hiện tại sẽ phụ thuộc vào loại bóng bán dẫn. "Độ bão hòa" phải liên quan đến việc có bao nhiêu sóng mang điện tích trong vùng cơ sở có thể biến nó thành vùng thu gom. Một số sẽ đến từ thiết bị đầu cuối cơ sở, nhưng nhiều người khác sẽ đến khu vực cơ sở từ khu vực phát. Vượt quá một lượng dòng cơ sở nhất định, sẽ không có sự gia tăng các chất mang điện tích có thể đi qua ngã ba BC.

Về cơ bản, một bóng bán dẫn đi vào trạng thái bão hòa khi cả hai mối nối bộ phát gốc và bộ thu cơ sở đều bị lệch về phía trước. Vì vậy, nếu điện áp collector giảm xuống dưới điện áp cơ sở, và điện áp bộ phát nằm dưới điện áp cơ sở, thì bóng bán dẫn đang ở trạng thái bão hòa.

Hãy xem xét mạch khuếch đại Emitter chung này. Nếu dòng collector đủ cao, thì điện áp rơi trên điện trở sẽ đủ lớn để hạ điện áp collector xuống dưới điện áp cơ sở. Nhưng lưu ý rằng điện áp của bộ thu không thể quá thấp, bởi vì đường giao nhau của bộ thu cơ sở sẽ giống như một diode phân cực thuận! Vì vậy, bạn sẽ có sự sụt giảm điện áp trên đường giao nhau của bộ thu cơ sở nhưng nó sẽ không phải là 0,7V thông thường, nó sẽ giống như 0,4V.

Làm thế nào để bạn mang nó ra khỏi bão hòa? Bạn có thể giảm lượng ổ đĩa cơ sở cho bóng bán dẫn (giảm điện áp hoặc giảm hiện tại ), sau đó sẽ giảm dòng điện collector, điều đó có nghĩa là giảm điện áp trên điện trở collector cũng sẽ giảm. Điều này sẽ làm tăng điện áp ở bộ thu và hành động để đưa bóng bán dẫn ra khỏi bão hòa. Trong trường hợp "cực đoan", đây là những gì được thực hiện khi bạn tắt bóng bán dẫn. Các ổ đĩa cơ sở được loại bỏ hoàn toàn. bằng 0 và cũng vậy . Do đó, cũng bằng 0 và điện trở của bộ thu giống như kéo lên, đưa điện áp của bộ thu lên đến .$V_{be}$$I_b$$V_{be}$$I_b$$I_c$$V_{CC}$

Một bình luận tiếp theo về tuyên bố của bạn

Có phải một BJT trở nên bão hòa bằng cách tăng Vbe trên một ngưỡng nhất định? Tôi nghi ngờ điều này, bởi vì các BJT, như tôi hiểu chúng, được điều khiển bằng dòng điện, không được điều khiển bằng điện áp.

Có một số cách khác nhau để mô tả hoạt động của bóng bán dẫn. Một là mô tả mối quan hệ giữa các dòng điện trong các thiết bị đầu cuối khác nhau:

vv Nhìn vào nó theo cách này, bạn có thể nói rằng các nhà sưu tập hiện tại được điều khiển bởi các cơ sở hiện nay .

Một cách khác để xem xét nó sẽ là để mô tả mối quan hệ giữa điện áp phát cực gốc và dòng điện thu, đó là

Nhìn vào nó theo cách này, dòng thu được điều khiển bởi điện áp cơ sở .

Điều này chắc chắn là khó hiểu. Nó làm tôi bối rối trong một thời gian dài. Sự thật là bạn không thể thực sự tách điện áp cơ sở ra khỏi dòng cơ sở, bởi vì chúng có liên quan với nhau. Vì vậy, cả hai quan điểm đều đúng. Khi cố gắng hiểu một cấu hình mạch hoặc bóng bán dẫn cụ thể, tôi thấy tốt nhất là chỉ chọn mô hình nào làm cho nó dễ phân tích nhất.

Biên tập:

Có phải một BJT trở nên bão hòa bằng cách cho phép Ib vượt qua một ngưỡng nhất định? Nếu vậy, ngưỡng này có phụ thuộc vào "tải" được kết nối với bộ thu không? Là một bóng bán dẫn bão hòa đơn giản vì Ib đủ cao để beta của bóng bán dẫn không còn là yếu tố giới hạn trong Ic?

Phần in đậm về cơ bản là chính xác. Nhưng ngưỡng không phải là bản chất của một bóng bán dẫn cụ thể. Nó sẽ không chỉ phụ thuộc vào chính bóng bán dẫn mà còn phụ thuộc vào cấu hình: , , , v.v.$I_b$$V_{CC}$$R_C$$R_E$

Transitor BJT sẽ được bão hòa tại thời điểm Ic sẽ không tuân theo mối quan hệ tuyến tính của:

$I_c = HFE * I_b$ .

Do đó, tất cả những gì chúng ta phải làm là hạn chế Ic đạt được giá trị này.

Vì được xác định bởi giá trị của điện trở được kết nối với đế và điện áp lái ở đầu kia của nó, nên dễ dàng buộc đến bất kỳ giá trị nào. Khi được xác định, tính toán lý thuyết và đặt giảm nó (giả sử là 5-8) để vào vùng bão hòa và ngăn không cho nó tuân theo mối quan hệ tuyến tính.$I_b$$I_b$$I_b$$I_c$$R_c$

Ví dụ: được kết nối với 5V và (chỉ để làm cho nó thú vị) với 12V. Giả sử HFE = 50. Nếu chúng ta đặt thì$R_b$$R_c$$R_b=5K$

$I_b = (5-0.5)/5K ~= 1mA$

Điều này ngụ ý rằng sẽ là . Bây giờ nếu chúng ta đặt là khoảng 2K, điều này sẽ giới hạn xuống dưới 6mA, giá trị nhỏ hơn gần 10 lần so với phạm vi tuyến tính và bóng bán dẫn sẽ bị bão hòa.$I_c$$1mA * 50 = 50mA$$R_c$$I_c$

Nếu sử dụng bóng bán dẫn làm công tắc, nên thêm điện trở bổ sung (10K) giữa đế và mặt đất (để chuyển đổi nhanh và ngăn chặn rò rỉ, với điều kiện là BJT là loại NPN)

Độ bão hòa là khi sự gia tăng đầu vào không tạo ra sự gia tăng đầu ra. Trong một BJT, điều này sẽ là do đầu ra đã đạt đến mức dẫn tối đa hiện tại của nó.

Phương pháp tôi thiết kế để đảm bảo rằng một BJT chuyển đổi ở chế độ phát chung được đưa vào trạng thái bão hòa khi tiến hành là ...

Tìm trong bảng dữ liệu của BJT là Ic (tối đa) và hFE (tối thiểu).

Tính Ib hiện tại cơ sở cần thiết là 5 x Ic (tối đa) / hFE (phút)

5 x là một 'yếu tố mờ nhạt' cá nhân, cho phép dòng cơ sở bổ sung để đảm bảo BJT được đẩy hoàn toàn vào trạng thái bão hòa.

Điều này giả sử một trường hợp đơn giản: một BJT nhỏ ở chế độ phát chung chuyển đổi nhỏ (giả sử <2 A) tải tần số thấp (giả sử <50 kHz) với nguồn dòng cơ sở có khả năng. Mặt khác, có các điều kiện tương tự tiếp theo được xem xét, chẳng hạn như nếu bão hòa BJT sẽ cho hiệu suất chuyển mạch tốt hoặc nếu MOSFET / vv. nên được sử dụng thay thế. (Tuy nhiên, điều đó vượt quá phạm vi của câu trả lời này.)

Tôi biết đây là một câu hỏi cũ, nhưng rất nhiều người vẫn đang xem nó.

Một cách khác để biết nếu bóng bán dẫn của bạn đang bão hòa là bằng cách xem tỷ lệ . Tham số này được gọi là "beta bắt buộc." Beta cưỡng bức có thể được coi là giá trị beta cần thiết cho trạng thái hiện tại của bóng bán dẫn.$i_C/i_B$

Nếu bạn thấy rằng giá trị của bản beta bắt buộc thấp hơn giá trị của bản beta ( ), thì bạn biết bạn đang ở trạng thái bão hòa, bởi vì trong vùng hoạt động, bạn sẽ sử dụng giá trị "đầy đủ" của bản beta.$h_{fe}$

Cách này hữu ích khi bạn không biết giá trị của .$V_{BE}$

Điều đáng chú ý là trong bão hòa "thế giới thực" KHÔNG phải là một trạng thái được xác định rõ. Khi bạn áp dụng tăng hiện tại cơ sở sẽ tiếp tục giảm cho một dòng thu gom cụ thể.$V_{CEsat}$

"Từ lâu" tôi đã sử dụng một bóng bán dẫn lưỡng cực để chuyển đổi một bộ chia điện áp. Điện áp bão hòa của bóng bán dẫn ảnh hưởng đến điện áp đầu ra của bộ chia. Tôi đã sử dụng một bóng bán dẫn có mức tăng cao (có thể là BC 817-40 với là ~ = 400) và ổ đĩa cơ sở gấp khoảng mười lần dòng thu - tức là "Beta cưỡng bức" là 0,1. Điều này đã giảm xuống một vài mV so với 10 m của mV thường thấy ở mức thấp .V C E s a t I $\beta$$V_{CEsat}$$I_{C}$

Một phiên bản beta 0,1 sẽ hiếm khi hữu ích hoặc chấp nhận được, nhưng trong trường hợp này là như vậy.

Ngày nay tôi sẽ sử dụng MOSFET thấp phù hợp cho công tắc.$R_{DSon}$

Có hai cách để đưa bóng bán dẫn ở chế độ bão hòa:

1) Sử dụng điện trở Rc: chúng ta có thể tính dòng điện cực đại (Ic) bằng cách giả sử Vce = 0. Ic (max) = Vcc / Rc

bạn có thể tìm thấy dòng cơ sở tương ứng (Ib) = Ic / (beta).

Transitor sẽ ở trạng thái bão hòa nếu bạn áp dụng dòng cơ sở lớn hơn dòng cơ sở tính toán

2) Bằng cách sử dụng dòng bão hòa định mức (Bảng dữ liệu): Bạn có thể áp dụng dòng cơ sở có xu hướng tạo ra dòng thu lớn hơn sau đó được nêu trong biểu dữ liệu

$h_{FE}$$V_{BEsat}$$V_{CEsat}$$\beta$

$I_{C} \over h_{FE}$

$I_{C}$

Hãy cẩn thận để đạt được điều này là một trong những bạn muốn.

NPN BJT sẽ vào chế độ bão hòa khi Vcb sẽ dưới một số giá trị. Sedra & Smith sử dụng giá trị 0,4V, nhưng điều này sẽ phụ thuộc vào thiết bị.

Mặc dù tôi không biết tại sao bạn lại muốn sử dụng BJT như một công tắc. MOSFES phù hợp hơn cho nhiệm vụ này.