飽和したトランジスタ:それは何であり、それを識別する方法

飽和したトランジスタ

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トランジスタ飽和？どういう意味ですか？この用語は、トランジスタスイッチに精通している設計者またはエンジニアでなければ意味がありません。

そうでない場合は、分解します。

低 DC デバイスを扱っている場合、それらをオフまたはオンに切り替えるのが普通です。そして、トランジスタスイッチを使用することでこれを実現できます。ただし、DC デバイスをオンまたはオフにするには、トランジスタを飽和状態にする必要があります。

この記事の後半で、このトピックについて詳しく説明し、操作モード、計算などを示します。

それでは始めましょう!

トランジスタの飽和とは?

BD135 トランジスタの飽和

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飽和は、システムがしきい値または最大値に達すると発生します。したがって、電流が指定された最大値に達すると、トランジスタは飽和領域内で動作します。

たとえば、コップの縁まで液体を注ぐと、飽和状態になります。そしてそれは鏡がこれ以上飲み物を扱えないからです。また、トランジスタの構成を変更すると、飽和レベルが急速に変化します。

ただし、トランジスタを構成するとき、デバイスが飽和点に達しないことに注意することが重要です。そして、ベースコレクターが逆バイアスモードのままではないためです.その結果、出力信号に歪みが生じます。

操作モードとは?

トランジスタは非線形デバイスであるため、4 つの異なるモードで動作します。モードは、それらを流れる電流を示します (つまり、NPN のコレクターからエミッターへ)。

NPN トランジスタ

さらに、トランジスタのモードを知りたい場合は、3 つのピンの関係と電圧に注意する必要があります。

だから、V_BC はベースからコレクタに移動する電圧であり、V_BE 床からエミッターに移動する電流を指します。とはいえ、操作モードには以下が含まれます:

飽和モード

トランジスタが飽和モードにあるとき、それは「オン」です。さらに、コレクターとエミッター間の短絡のように動作します。

NPN エミッター

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また、このモードでは、トランジスタのダイオードが順方向にバイアスされます。 V_BE と V_BC ゼロ以上です。さらに、それは V_B V_C より高いと V_E .

つまり、トランジスタが飽和状態になるには、V_BE スレッショルド電圧より高くなければなりません。 V_d のようないくつかの略語で電圧降下を表すことができます、V_th などであり、値はトランジスタや温度によっても異なります。

したがって、室温では、多くのトランジスタの電圧降下が約 0.6V であると推定できます。

さらに、コレクターとエミッターの間の伝導性が優れていない可能性があることに注意することが重要です。その結果、ノードでわずかな電圧降下が見られます。

メーカーは、多くの場合、トランジスタのデータシートでこの電圧を V_CE(sat) として表しています。 (CE 飽和電圧)。そして、V_CE(Sat) を定義できますトランジスタが飽和するために必要なコレクタからエミッタへの電圧として。

V_CE(Sat)の値範囲は 0.05 ～ 0.2V です。そして取引は、V_C V_E より少し高くなければなりませんトランジスタが飽和モードに入るようにします。プラス、V_C と V_E V_B 未満でなければなりません .

リバースアクティブ

逆アクティブモードは、トランジスタが増幅して伝導するときに発生しますが、電流は反対方向 (エミッタからコレクタ) に移動します。

トランジスタアンプ

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したがって、トランジスタが逆モードで非アクティブになるには、エミッタの電圧がベースよりも高くなければなりません。そして、この電圧はコレクターよりも大きくなければなりません。つまり、V_C B E .

また、メーカーがアプリケーションのアクティブリバースモードを設計するのを見るのは簡単ではありません。それは、このモデルがトランジスタを駆動しないからです。

アクティブ

トランジスタの V_BC と V_BE このモードでは、それぞれ有害でゼロより大きい必要があります。また、ベース電圧はエミッタよりも高く、コレクタよりも低くなければならないことを意味します.

したがって、コレクターはエミッターよりも高くなければなりません。つまり、V_C>V_B>V_E .興味深いことに、このモデルはデバイスをアンプに変えるため、トランジスタの最も強力なモードです。

したがって、ベースピンに流れ込む電流が増加します。その結果、コレクターに入った風はエミッターから出ます。

Ic =bI_B

場所:

Ic =コレクタ電流

b =増幅係数

私は _B =ベース電流

カットオフ

このモードは、トランジスタがオフのときに発生します。これは、飽和の反対です。したがって、このモードでは、トランジスタはコレクタ電流とエミッタ電流がないため、開回路に似ています。

トランジスタをこのモードにするにはどうすればよいですか?これを行うには、エミッタとコレクタの電圧がベース電圧よりも大きくなるようにします。つまり、V_BE の値はと V_BC

次のようにカットオフモードを表すことができます:

V_C> V_B

V_E>V_B

記事全体で NPN モードトランジスタを参照したことに注意することが重要です。したがって、PNP トランジスタの場合、NPN とは反対の特性を持つことになります。たとえば、PNP トランジスタの飽和モードでは、電流はエミッタからコレクタに移動します。

また、理解を深めるために以下の表を参照してください。

トランジスタの飽和を計算する方法

研究できる曲線があれば、トランジスタの飽和を計算するのは簡単です。したがって、電圧レベルが 0 V で電流が比較的高いことを曲線が示している場合は、オームの法則を使用してください。

そうすれば、トランジスタのピン (コレクタとエミッタ) 間の抵抗を次のように決定できます。

R_CE =V_CE <サブ> <サブ> 0V

—— =—— =0 W

<サブ> <サブ> 私は _C <サブ> I_C(土)

回路内のトランジスタのおおよその飽和コレクタ電流を決定する必要がある場合はどうすればよいでしょうか?これは、デバイスの CE (コレクター - エミッター) で対応する短絡値を想定することで取得できます。それを上の式に当てはめます。 V_CE を入れることができます 0V として計算し、V_CE(Sat) を計算します .

また、サーキットが固定バイアス構成の場合は、ショートコースを申し込むことができます。したがって、RC (両端の電圧) は V_CC に等しくなります。 .そして、以下のように条件を表現できます。

I_C(土) =V_CC/RC

トランジスタが飽和しているかどうかはどうやってわかりますか?

トランジスタを飽和状態で動作させるのは簡単ではありませんが、可能です。また、トランジスタのようなアンプを動作させたい場合は、動作をアクティブ領域内に設定することが重要です。飽和トランジスタを知る実証済みの方法は次のとおりです。

1.実測を行うことで

2. シミュレーションを行う—前の方法よりも優れた方法

3. 計算 — 安価で制限のない古い方法。この方法を使用できる方法の 1 つは、回路が飽和していると仮定することです。それで、コースの最大ゲインを求めて解決します。次に、それをデバイスの現在の最小進行状況に関連付けます。

まとめ

実際には、トランジスタの飽和を特定する方法はいくつかあります。結局のところ、これがトランジスタがスイッチとして機能して低 DC 電圧を調整する唯一の方法です。

また、4つの動作モードが付属しており、NPNトランジスタとPNPトランジスタでは条件が異なります。飽和トランジスタについて質問や懸念がありますか?お気軽にお問い合わせください。

ロボットアームプロジェクト:ステップバイステップガイドシュミットトリガー：回路、動作、およびアプリケーション

産業技術

NPN モード	電圧関係	PNP モード
リバース	V_E> V_B> V_C	アクティブ
カットオフ	V_E> V_B <<サブ> V_C	彩度
彩度	V_E B ><サブ> V_C	カットオフ
アクティブ	V_E B <<サブ> V_C	リバース