Шапка

AoE2 Приложение G. Насыщение транзистора

=AoE2=1062

Название этого приложения могло бы выглядеть как «транзисторный гном посрамлён переходом коллектор-база». С простой моделью можно увидеть причины ненулевого «напряжения насыщения» биполярного транзистора. Основная мысль состоит в том, что переход коллектор-база является большим диодом с большим \(I_S\) ( уравнение Эберса-Молла [* §2.3.1 ] ), поэтому у него меньшее прямое падение на том же токе, чем у перехода база-эмиттер. В итоге из-за низкого напряжения коллектор-эмиттер ( обычно 0.25 V и менее ) часть тока базы «утекает» через переход коллектор-база ( рис. G.1 ). Данное явление понижает действующее значение \(h_{FE}\) и заставляет закачивать в базу большой ток, чтобы подтянуть коллектор к эмиттеру, как показано на рис. G.2 .

Рис. J.1 «Транзисторный гном» ленится, и часть тока базы «утекает» через переход коллектор-база

Напряжение насыщения коллектора \( V_{CE}(sat) \) при заданном токе базы и коллектора слабо зависит от температуры, т.к. температурные коэффициенты обоих переходов компенсируются ( рис. G.3 ). Это интересно, потому что насыщенный транзистор часто используется для переключения больших токов и может сильно греться. Например, 10 A при напряжении 0.5 V дают 5W , чего достаточно для нагрева перехода небольшого транзистора до 100°C и более.

Рис. J.2 Снижение действующего значения \(h_{FE}\) по мере уменьшения напряжения коллектор-эмиттер
Рис. J.3 Напряжение насыщения слабо зависит от температуры

=AoE2=1063

В насыщающихся ключевых схемах стараются обеспечивать повышенный ток базы ( обычно от 1/10 до 1/20 тока коллектора ), чтобы снизить напряжение насыщения до 0.05–0.2 V . Если нагрузка внезапно потребует больше тока, транзистор может выйти из насыщения с сильным повышением рассеиваемой мощности. Результаты измерений на рис. G.4 показывают, что точно определить состояние «насыщения» затруднительно. Можно использовать эмпирическое правило \(I_C\) = 10 \(I_B\) .

Рис. J.4 Точное определение начала состояния насыщения затруднено

Previous part:

Next part: