A klasszikus "bipoláris" tranzisztoron miért lehet kisebb a telítési kollektor-emitter feszültség a bázis-emitter feszültségnél?
Ez a kérdés már nagyon régóta zavarja a tudatalattimat, mert ugye az mindenkinek világos, hogy az áramkörtechnikában az egyes körök elemein jelenlevő feszültségek összege pontosan nulla, ha statikus állapotról van szó.
Ha feltételezzük, hogy egy valós tranzisztor hasonló szerkezetű, mint ahogyan azt az elnagyolt elvi ábrák mutatják, akkor hogyan kerülhet a kollektor rétege alacsonyabb potenciálra a bázisrétegnél?
Nekem az tűnik logikusnak, hogy így a töltéshordozók áramlása sokkal energiaigényesebb, mint amit a bázisba belevezetett meghajtó teljesítmény fedezni képes - de a hétköznapi gyakorlat egyértelműen mást mutat.
Beismerem, hogy eléggé elmaradott vagyok szilárdtest-fizikából, de azért a témához nyugodtan írjatok színvonalas eszmefuttatásokat!
válasza:#1 - nem kell mindenbe beleszólni, mert nem telefon!
A kollektor-emitter kivezetések közötti struktúra nem "egy dióda", hanem két, kölcsönösen ellenirányú sorba kapcsolt diódaként értelmezhető a félvezető-rétegszerkezet értelmében.
Persze az világos, hogy ez a két dióda funkcionálisan nem független, de bizonyos kapcsolásokban akár a független felhasználásnak sincs akadálya. A független felhasználásnál figyelembe kell venni, hogy a B-E átmenet záróirányban csak néhány voltot képes megtartani, tehát stabilizátor-diódaként is alkalmazható.
válasza:Bocsánat!
Nem tudtam, hogy milyen szintről kérdezel, egy jó közelítő választ adtam, kioktatást kaptam.
Ha észrevetted, de úgy tűnik hamarabb megérlelődött Benned a válasz, én is 2 diódát emlegettem.
Azt tudod, hogy magyar feltalálója is lehetett volna a tranzisztornak?
Még a 2. háború előttről!
#3 (19:11) - sajnálom, de nem adtál "jó közelítő választ" - sőt a válaszod alapján ítélve még a feltett kérdést sem sikerült megértened!
25 éve tudom használni a bipoláris tranzisztorokat és tisztában vagyok a másodlagos karakterisztikáikkal is, csak a működési elvüket akarom mélyebben megérteni. A megválaszolatlan kérdés továbbra is így hangzik:
"A klasszikus "bipoláris" tranzisztoron miért lehet kisebb a telítési kollektor-emitter feszültség a bázis-emitter feszültségnél?" (Természetesen jelentős üzemi kollektoráram folyása mellett értve a témát.)
válasza: válasza:#2 és #4 (Kérdező), igazad van #1 és #3 válaszával kapcsolatban, azok még csak megközelítőleg sem jó válaszok a kérdésedre. Sokat keresgélve is csak ezt találtam:
59. oldal szerint:
„Az UBE feszültség és az IB bázisáram növelésével az IC kollektoráram nő és a kollektor-emitter szakasz ellenállása fokozatosan csökken. Az UBE és IB adott értékén a tranzisztor teljesen kivezéreltté válik és a kollektor-emitter szakasz eléri ellenállása legkisebb értékét.”
Valójában ez sem válasz a kérdésedre, mert csak azt írja le, hogy mi történik, de azt nem, hogy mi ennek a fizikai magyarázata. Otthon van néhány régebbi szakkönyvem, megnézem azokban, talán le van írva ennek a jelenségnek a magyarázata. Igazából engem is érdekelt ez a kérdés, de a tranzisztor fizikai működése viszont nem érdekelt, csak tudomásul vettem, hogy teljesen nyitott tranzisztornál UCE kisebb lehet, mint UBE. Pedig a kérdésre a válasz valószínűleg a bipoláris tranzisztor fizikai működésében rejlik.
veszettkecske - a hozzászólásod önmagát minősíti. Köszönjük a bemutatkozást!
#6 - köszönöm szépen az elektronikus formában elérhető könyvet. "Compulsive hoarding" hajlamaimat kielégítve elmentettem, bár papírformában vagy 20 hasonló könyvem van - melyek mindegyike hanyag eleganciával kerüli a magyarázatot a kérdéses problémára.
Tehát megpróbálom még egyszer érzékeltetni a probléma mélységét:
Bevezetőként emlékezzünk meg az elektroncsövek egyszerű világáról. Egy NPN BJT-hez (Bipolar Junction Transistor) az elektromos karakterisztikákat illetően legjobban egy pentóda (vagy a fejlettebb szerkezetű nyalábtetróda) hasonlít. A trióda kissé problémás, mert a szekunder elektronok belezavarnak a karakterisztikájába (dynatron-effektus).
Ha a pentóda elektródastruktúráját egy egységes szerkezeti modulnak vesszük, akkor láthatjuk, hogy az anód egy elektronemittáló eszközt lát, mely egésze a katódpotenciálhoz közeli értékre van hidegítve - hisz a harmadik rács direktbe (vagy majdnem) a katódra van kötve. A nyalábtetródákban a hasonló funkciójú árnyékolólamellák belsőleg vannak a katóddal közösítve.
Ez a szerkezeti modul egy vezérelt elektronemitterként működik, melyből az elektronok csekély (nagyságrendileg elektronvoltnyi) energiával távoznak. Ezeket az elektronokat elragadja az anód felé gyorsító hatású mező és a disszipálandó teljesítményt így felveszi az elektronáram. A mező mindig a pozitívabb anód felé gyorsít, és az anódfeszültség soha sem mehet le a vezérelt elektronemitterünk potenciálja alá, ha egyben jelentős anódáramot is akarunk látni.
Most térjünk vissza az NPN tranzisztorunkra:
Az anódnak megfelelő kollektorunk a bázispotenciált látja, mint a vezérelt elektronemitter-struktúra külső potenciálját (itt lyukak gyakorlatilag csak a bázisból folynak az emitter felé). Az arányok miatt az elektronok itt már értelemszerűen nagyon csekély energiával léphetnek be a záróirányban előfeszített bázis-kollektor dióda gyorsító hatású mezejébe. Ha viszont nincs semmilyen bázis-kollektor nyitóirányú előfeszítés, akkor is az elektronoknak le kéne küzdenie azt a bizonyos 0,6 voltos diffúziós potenciálgátat, mely a szilíciumalapú PN átmenettel adott.
Mindez ellenére tapasztalati tény, hogy nemcsak bázispotenciálú kollektornál folyhat számottevő munkaáram, hanem akár -0,4 volt potenciállal szemben is!
- és kb. ez az a meglepő tény, amire érthető magyarázatot szeretnék kapni, tehát ezért írtam ki ezt a kérdést!
Még egy kissé körülírom a témát, hogy ne szemeteljék tele értelmetlen válaszokkal ezt a topikot:
Miért nem fogadhatom el azt, hogy pl. az elektronemittáló NP struktúrából akár 0,6 elektronvolttal is távozhatnak elektronok, hisz azok feszültségmentes körülmények között maguktól létrehoznak egy ilyen diffúziós gátat a szilíciumcsipen?
Persze ez logikusan hangzik, de mindennek ára van, mégpedig az ilyen elektronemisszióhoz teljesítmény szükséges. Mivel a szaturációkor folyó munkaáram akár százszorosa is lehet az azt kiváltó bázisáramnak, így logikus, hogy a bázisba beleadott vezérlőteljesítmény nem fedezheti a munkaáram elektronjainak a 0,3 elektronvoltra való gyorsítását. Tehát a folyamat energiamérlege így nem lehet rendben.
Számomra teljességgel felfoghatatlan, hogy a kollektor feszültsége hogyan mehet a bázisfeszültség alá! Tehát akad itt valaki, aki rendesen érti egy történelmi idők előttről származó BJT működési elvét?
🤔
(Az időszámítás kezdetét természetesen a mindenható Internet megszületésétől számítjuk.)
válasza:Az otthoni szakkönyvekben sem találtam erre a kérdésre magyarázatot. Mindegyik a bipoláris tranzisztor működését írja le, esetleg említést tesz a telítésről, bemutatja jelleggörbéken, de, annak fizikai okáról, hogy telítéskor UCE miért lehet kisebb, mint UBE, nem tesz említést. Ebben a könyvben, az 50. oldalon van rá némi magyarázat:
Talán az eddig találtak között, ez amelyik a legjobban kifejti ezt a témát. Nekem annyi jött le ebből, hogy, ha a bázisáramot növeljük, akkor UCE csökken, mert a bázisáram növelésekor növekszik a kollektoráram és ez egyre nagyobb feszültséget ejt a munkaellenálláson. Végül elérkezünk egy olyan ponthoz, ahol UCE egyenlő lesz UBE-vel, ekkor UCB=0 lesz. Ha még tovább növeljük a bázisáramot, akkor UCB iránya megváltozik és az eddig zárva levő kollektor-bázis dióda kinyit és UCE az UBE alá csökken. Két szakkönyvben is írták, hogy ekkor nagyon sok töltéshordozó van a bázisban. Nem tudom jól értelmeztem-e, ennél többet nem tudok ehhez hozzátenni.
válasza:7 kérdező:
Ha már a minősítést és bemutatkozást emlegeted, akkor ennek függvényében megemlítenélek már téged is, egész pontosan a 2. válaszod első mondatát. Feltettél egy kérdést, és kaptál rá egy(több) -szerintem jó szándékú választ. Amennyiben neked ez nem felel meg, azt más formában is közölhetted volna, de te ezt választottad, ami jelentősen minősít téged mégpedig nem éppen az előnyösebb irányba. Én erre fel írtam neked, a te szinteden egy választ, de fogsz kapni még többet is most tőlem, ha nem tetszik, ki lehet töröltetni. Ez egy kérdezz/felelek oldal, és tényleg, nem telefon.
Bárki válaszolhat, és aki még próbál a kérdésre is válaszolni, nem pedig trollkodik mint én, azt nem illik ilyen bunkó módon degradálni, még akkor sem ha nem értünk egyet a válaszával. Amúgy sem értem, ha te ennyire otthon vagy ebben a témában, akkor szerintem tudnod kéne erre a választ, hogy teljesen nyitott állapotban miért viselkedik így egy npn. Tudod konkrétan, fizikálisan hogyan néz ki egy ilyen tranzisztor belülről? Ez nem ideális hanem valóságos. Erre céloztam, hogy ettél-e már ilyet? Ittál e már tranzisztortejet? Mert ha egyet felnyitsz, és leereszted belőle a löttyöt és megnézed az elrendezését esetleg rájössz kérdésed lényegére.
In saturation Vbc will be a bit lower than Vbe because of the geometry and doping concentrations in the various regions and there will be net current flow from collector to emitter (in NPN). So the point is that if you maintain the bias conditions and current flow, you will get your few tenths of a volt.
te valami képzelt eminens lehetsz aki még a kákán is bifurkációs diagramot keres, de csak csomókat talál. Én meg azt sem tudom mi az a tranzisztor.
válasza:előzőt elku*tam, mondom fogalmam sincs róla de akkoris:
Why is Vce < Vbe is the saturated region of a BJT?
szerintem neten meglehet amúgy találni a választ rá...
Kapcsolódó kérdések:
Minden jog fenntartva © 2024, www.gyakorikerdesek.hu
GYIK | Szabályzat | Jogi nyilatkozat | Adatvédelem | Cookie beállítások | WebMinute Kft. | Facebook | Kapcsolat: info(kukac)gyakorikerdesek.hu
Ha kifogással szeretne élni valamely tartalommal kapcsolatban, kérjük jelezze e-mailes elérhetőségünkön!