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!
Kedves #8 (11:31) - megnéztem az általad linkelt szakirodalmat - és majdnem frászt kaptam az ottan leírtaktól!
😲
A könyv többek között azt állítja, hogy szaturált állapotban érvényes:
"Szokásos értéke Uce = 0,2 V."
"Uce = Ube"
"Ucb = 0"
"Ha tehát a tranzisztort teljesen kivezéreljük, akkor az Ube feszültség lecsökken."
😳
Elöntött a hideg veríték, és remegő kézzel a levegőt kapkodva túrtam elő az elektrós kacatjaimat, hogy méréssel bizonyosodjak meg életem egyik legnagyobb tévedéséről! Mit gondoltok, mi lett a méréseim eredménye? Beállt a világnézeti inverzió? Szaladnom kell, hogy meggyónjam bűnös és istentagadó életemet, pornófüggőségemet, gyakorikérdések-függőségemet, stb. - hogy megtérve az igaz-hitet szolgáljam?
😱
A nagy túrós faxt - a linkelt könyvben leírt állítás félrevezető és így egészében hamis!
😜
A könyvben ez is áll:
"Ez azt jelenti, hogy a bázis-kollektor záróréteg külső feszültség nélkül is működőképes."
Ezzel még egyet is lehet érteni, hisz ilyen ("Ucb = 0") munkapont tényleg létezhet, de ez nem azt jelenti, hogy az Ube lehúzódik a szaturációs Uce szintjére, hanem csak azt, hogy a tranzisztor nem szaturál teljesen. Az én kérdésem pontosan annak a ténynek a fizikai mibenlétére kérdez rá, hogy miért fordulhat meg az Uce feszültség polaritása, hisz az Uce akár -0,6 V is lehet jelentős üzemi áram mellett egy kutyaközönséges NPN struktúrán!
😛
Az Ube feszültség nem csökken le az Uce polaritásváltásakor. Egy mezei BC547-es tranzisztoron 0,8 volt bázisfeszültség mellett 0,25 volt szaturációs feszültséget mértem 1,2 mA bázis- és 60 mA kollektoráram mellett.
😎
Tehát - A LINKELT KÖNYV BAROMSÁGOT ÁLLÍT! - szerencsére - de még mindig magas a pulzusszámom az átélt sokkhatástól...
😨
Szerencsére kemény vagyok - mint a Tarzan sarka - így túléltem ezt az életveszélyes pszichonikus technikával megkísérelt gyilkossági kísérletet is!
😝😁
válasza: válasza:#11, Kérdező, 8-as vagyok.
Csak gyorsan átolvastam azt a részt, de nem mélyedtem el benne. Most, hogy felhívtad rá a figyelmemet, figyelmesebben elolvastam, és igazad van, valóban tele van hibával.
válasza: válasza:Én még írok ide néhány "színvonalas eszmefuttatást", gyűjtöm a pirosat.
Miért melegszik a tranzisztor? Mert nincs tökéletes tranzisztor, a bázis emitter átmenetnek mindig lesz egy kis ellenállása. Ez esetleg lehet oka kérdésed tárgyának? De ha már tudod a választ, megoszthatod velünk is, engem érdekel -még ha nem is értem.
Hibaigazítás a #11 kommentemhez, tehát helyesen:
"hisz az Ucb akár -0,6 V is lehet jelentős üzemi áram mellett egy kutyaközönséges NPN struktúrán!"
Tehát a lényeg az, hogy telítéskor az eredetileg nagy feszültséggel terhelt kollektoron a bázishoz képest mérve a feszültség polaritást vált. Ez az inverz feszültség a kollektoráram ellen hat, tehát jelentős teljesítményigénnyel jár a klasszikus elektromosságtani elképzelés szerint. Ez a teljesítmény megfelel Ic*Ucb szorzatnak, ahol az Ucb elérheti az említett -0,6 voltot is!
Honnan jön ez a teljesítmény? - hisz az emitter-bázisra adott cca. 0,8 V (nem 0,6 V, mert az emitter erősen szennyezett félvezetőként többet kíván, akárcsak a zener-diódák nyitóirányban) a diffúziós potenciálgátat kompenzálja, tehát ez miatt a kollektoráram gyakorlatilag nem érzi az emitter-bázis átmenetet, és a báziskörbe beadott teljesítmény is ennél jóval kevesebb - az eddigi értelmezésem szerint...
válasza:"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?" -> A történet itt sántit, mert a sima bipoláris tranzisztor fizikai felépítése nagyon más, mint az egyszerűsített "két dióda egymással szembefordítva" történet.
A lényeg ott van, hogy a valós tranzisztornál a bázis szenyezettsége egészen eltérő mint az E és a C rétegé. És üzemi állapotban gyakorlatilag egymással össze ér az E-B és a B-C p-n átmenet. Mintha ott se lenne. Ezért lehetséges, hogy az E-C feszültség (telítési állapotban) alacsonyabb tud lenni, mint az EB feszültség (NPN tranzisztor esetén). Ezért is lesz majd az, hogy telítési állapotból lassabb kihozni a tranzisztort.
válasza:#17 (10:49) - köszi a választ, de ez nem hangzik valami meggyőzően - mert akkor miért nem megy le a bázispotenciál is a kollektoréval együtt? (Amúgy már fogtunk is itt egy hibás irodalmat, ahol ezt hazudják.)
(Az meg logikus, hogy "a bázis szennyezettsége egészen eltérő mint az E és a C rétegé", hisz az alapból ellentétes polaritásúra van dópolva. Amúgy az is világos, hogy az emitterréteg jóval erősebb dópolású mint a kollektorréteg, ezért nagyon kicsi a záróirányú feszültsége.)
A kérdés kiírása óta sokat agyaltam a témán, és a probléma természetét illetően már valamilyen épkézláb elmélet is kezd kialakulni. Szerintem a bázisréteg igenis magas potenciálon marad, de mivel ez a fő töltéshordozók esetében potenciálgödörként hat, így a teljesítménykör árama lendületből át is szánkózhat!
A mostani meglátásom szerint a BE átmenet kb. 0,8 voltos potenciálja gyorsítja az emitter felőli elektronokat. Ezek az elektronok pedig elég energiával bírnak ahhoz, hogy leküzdjék a BC átmenet gátló polaritással bíró mezejét. Energetikai szempontból ez a folyamat kvázi-semleges, tehát a bázisáram csak a rekombinálódó töltéshordozókat pótolja a bázispotenciál fenntartásához. A szaturációkor maradó feszültségért valószínűleg az emitter és kollektor különböző mértékű dópolása és az ohmikus feszültségesés a felelős - talán - ha jól gondolom.
Valahogy azért nehéz elképzelni a témát, mert az elmélet szerint feszültségmentes állapotban is kialakulnak azok a bizonyos diffúziós potenciálgátak, de ezeket nem lehet voltméterrel megmérni. Nyilván a struktúráról kivezetett félvezető-fém kötéseken is kialakulnak valamiféle hatásos potenciálgátak, melyek figyelembevételével már kezd világosabbá válni a téma. Ennek a részleteit most próbálom megérteni, mert állítólag ezek a félvezető-fém átmenetek ohmos típusúaknak számítanak, nem úgy mint a Schottky-diódáknál, ahol direkt nagyobb kilépési munkájú fémeket használnak az egyenirányító struktúra kialakításához.
Jelenlegi elképzelésem szerint a bázison munka közben mérhető feszültség ezeken a félvezető-fém átmeneteken keletkezik, míg az BE diffúziós potenciálgátja teljesen semlegesítődik. A fém-emitter átmeneten van az elektronáramot támogató polaritású potenciál, mely bár nem éri el a teljes BE feszültséget, de hatékonyan áttolja az elektronokat a BC átmenet ellenlábas polaritással bíró mezején. Kb. ez az aktuális elképzelésem, amin minden bizonnyal kell még egy kicsit csiszolgatni...
Igencsak izzasztó téma ez a szilárdtest-fizika, sávdiagramok, Fermi-szintek és társai - de legalább nem unatkozom...
🤪
válasza: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!