Биполярные и полевые транзисторы

[31001ки]

добрый день.
не вполне понимаю как пользоваться выходной характеристикой биполярного транзистора, которую приводят в даташитах.
насколько я понял на ней чертят нагрузочную прямую. как это делается? предположим есть транзисторный ключ, схема с общим эмиттером, ток коллектора когда ключ открыт 2мА. напряжение источника питания 3.3В.
что я должен сделать, начертить на характеристике прямую от 2мА до 3.3В, или что, и как этим пользоваться, как понять где области отсечки и насыщения, и еще на подобных картинках с начерченной прямой нумеруют точки на прямой 1, 2, 3, 4.
помогите понять

Вложения

908989.PNG

(53.44 KiB) Скачиваний: 45

[mickbell]

Вот вам инстрюкция.
1. При полностью закрытом транзисторе или даже при его отсутствии чему равно напряжение КЭ? Напряжению питания, не так ли? Вот на оси напряжений и ставим первую точку, соответствующую напряжению питания.
2. А теперь закоротим транзистор. Какой ток пойдёт через его коллекторную нагрузку? Вспоминаем закон Ома и ставим на оси токов соответствующую точку. Предполагается, что мы знаем её сопротивление.
3. Соединяем эти две точки отрезком прямой. (Тут же и вопрос. Понятно, почему эта линия не абы какая, а именно прямая?) И для вящей наглядности проведём вертикальный отрезок прямой линии, соответствующий напряжению питания.
4. Эта прямая пересекается с выходными характеристиками в разных точках. Зная, какая характеристика какому базовому току соответствует, можно сказать, какое напряжение при этом базовом токе будет на коллекторе, а какое на нагрузке (их сумма, понятно, равна напряжению питания, и именно чтобы увидеть напряжение на нагрузке, мы и провели вертикальный отрезок).
Проделайте всё тут описанное. Вперёд! Результат - в студию! Отсечку, насыщение - это потом смотреть будем.

[HochReiter]

31001ки, что какое в вашем понимании "ключ"? Вообще-то ключ - "Ключ (переключа́тель, выключа́тель) — электрический коммутационный аппарат или устройство, применяется для замыкания и/или размыкания электрической цепи или группы электрических цепей". Может находиться в одном из двух состояний: открытом и закрытом, никаких промежуточных точек 1,2,3,4... Тут уместнее другой термин, а какой?
Почему ток, когда ключ замкнут, ток через него равен 2 мА ? Что ограничивает ток? Эти вопросы в дополнение инстрюкции от mickbell,

[31001ки]

я не понял видимо шаг номер 3. провел как и написано вертикальную прямую от точки равной напряжению питания.
и как понять по этой прямой чему равно напряжение на коллекторе и чему на нагрузке если это прямая идет от точки напряжение питания?
спасибо за помощь

2мА коллекторный ток, регулируется сопротивлением нагрузки, если транзистор полностью открыт. если не ошибаюсь

Добавлено after 16 minutes 22 seconds:
кажется я догадался
зеленым отмечено напряжение на коллекторе, синим на нагрузке, при токе базы 3мкА. верно?

Вложения

908989aa.png

(64.12 KiB) Скачиваний: 63

[AlexS4]

31001ки, I=f_load(V) где I,V- ток и напряжение на самом транзисторе f_load() - некая функция зависящая от свойств нагрузки, в случае нагрузки постоянным резистором с сопротивлением =Rl и питании каскада напряжением питания =Vcc :
I=f_load(V)=(Vcc-V)/Rl и вот эта штука и есть падающая линейная функция, которая часто и изображается на выходной характеристике.

[mickbell]

31001ки писал(а):

кажется я догадался
зеленым отмечено напряжение на коллекторе, синим на нагрузке, при токе базы 3мкА. верно?

Да.
Теперь можно поискать отсечку и насыщение. Вот вам два вопроса.
1. Какое максимальное напряжение на коллекторе вы можете получить и при каком базовом токе?
2. Какое минимальное напряжение на коллекторе вы можете получить и при каком базовом токе?
Ответить надо, исходя из этого графика.

[31001ки]

1. максимальное напряжение на коллекторе будет пока напряжение на базе - эмиттере менее 0.6В, соответственно токе базы - 0
2. минимальное напряжение на коллекторе будет в районе 0.2В при токе базе 10мкА
верно?

[HochReiter]

По п.1 не указано, сколько вольт. По п.2 не буду вклиниваться в ваш с Mickbell диалог.

[31001ки]

3.3В, напряжение источника питания.
правильно?

[HochReiter]

По вопросу 1 правильно. Вопрос 2 я бы сформулировал немного по-другому: выше какого значения нет смысла увеличивать ток базы, если транзистор работает не ключом, а усилителем?

[31001ки]

эээ.. 3мкА?

[HochReiter]

В усилителе выходной параметр (напряжение на коллекторе) меняется в соответствии с изменением входного параметра (ток базы). При каком токе базы это соответствие (почти) прекращается?

[31001ки]

ну тогда наверное 10мкА?

[HochReiter]

А почему 10 ?

Изменение тока базы - это переход от одной кривой (вольт-амперная характеристика по-научному) к другой. Напряжение на коллекторе определяется точкой пересечения этой кривой и нагрузочной прямой. При изменении тока базы от 1 до 2 мкА напряжение на коллекторе изменяется от 2.7 до 2.1 В, на 0.6 В. Ток базы меняется от 2 до 3 мкА, напряжение - от 2.1 до 1.5, тоже на 0.6 В. А дальше?

[12943]

Почему устройства работают абсолютно нормально с разными экземплярами транзисторов, у которых коэффициент передачи тока отличается во много раз?
Потому, что при проектировании линейных усилителей и ключей никогда не рассуждают так, как вы. Это неправильные рассуждения.

К примеру, нужен ключ. Для стопроцентной работоспособности берут из даташита минимальный коэффициент передачи и заданное там же отношение тока коллектора к току базы.
Значение тока базы для включения получено, расчет окончен.
(если хочется чегой-то, то можно ток базы настроить под конкретный экземпляр транзистора, тогда ток базы наверняка будет гораздо меньше, но взаимозаменяемость нарушится)

Второй пример - нужен эмиттерный повторитель. Ток базы установится сам в соответствии с коэффициентом передачи и током коллектора.

Третий - каскад с общей базой. Ток базы вообще не интересует.

Четвёртый - одиночный каскад с общим эмиттером. Обязательно присутствует эмиттерный резистор, который, вместе с сопротивлением коллекторной цепи,
определяет коэффициент усиления каскада.

Ток базы, точнее максимально возможное значение этого тока, нужно только для расчета предыдущего каскада - источника сигнала.
Для этого ВАХи сто лет не нужны, только значения коэффициента передачи тока - минимальные или на своё усмотрение.

[mickbell]

31001ки писал(а):

3.3В, напряжение источника питания.
правильно?

Есть одна маленькая тонкость, она называется "начальный ток коллектора". В любом случае при нулевом напряжении на базе коллекторный ток хоть в микроампер, хоть даже в сто наноампер будет, и он, конечно, вызовет небольшое падение на коллекторном резисторе (нагрузке), так что, строго говоря, 3.3 В вы не получите никогда. Разница будет меньше милливольта, но она будет.

HochReiter писал(а):

По вопросу 1 правильно. Вопрос 2 я бы сформулировал немного по-другому: выше какого значения нет смысла увеличивать ток базы, если транзистор работает не ключом, а усилителем?

Примерно это я хотел потом спросить, были такие планы.

12943 писал(а):

Ток базы, точнее максимально возможное значение этого тока, нужно только для расчета предыдущего каскада - источника сигнала.
Для этого ВАХи сто лет не нужны, только значения коэффициента передачи тока - минимальные или на своё усмотрение.

Для обучения всё это, включая построение нагрузочной прямой, хотя бы раз проделать нужно. Потом, при реальной работе - уже нет.

[12943]

Для обучения должна быть цель, не фуфлыжная. Чтоб не получалось: "забудьте всё, чему вас учили раньше."

[mickbell]

12943 писал(а):

"забудьте всё, чему вас учили раньше."

Я думаю, что такими, хмм, фразами бросаются те, кто сами не знают того, что другим рекомендуют забыть.

[HochReiter]

Мы отвлеклись от темы. Вопрос 2 остаётся в силе.

[31001ки]

не знаю я ответ на вопрос нумер 2.
может быть 7мкА, может 8, или 9.
там сливаются кривые.
расскажите с какого значения уже не целесообразно поднимать базовый ток