goldov

диоды и транзисторы, рабочая точка

36 сообщений в этой теме

goldov    0

Здравствуйте,

 

1) извините, что отвлекся от темы.

2) я разобрался с работой диода - в терминах схемотехники (а не физики твердого тела, пока) - познакомился с p-n переходом, его выпрямляющими свойствами, нелинейной зависимостью I(U) (тока от напряжения), в интернете также нашел сайт объясняющий работу диодного моста (с 4-мя и с 6-ью диодами). а также немного запрыгнул в цифровую электронику - познакомился с работой простых логических схем И, ИЛИ на основе использования диода(ов).

с диодом вроде бы понятно.

3) с теорией биполярного транзистора (проникновение-инжекция электронов и дырок в системе эмиттер-база-коллектор) в настоящее время знакомлюсь по книге И.П.Степанова.

4) также немного забежал вперед - хотел познакомиться с темой "Выбор рабочей точки" - однако пока не понял эту тему: что такое рабочая точка ? зачем и для какой цели она нужна в схемотехнике ? пока не нашел в Интернете (может быть не то искал или просто не обратил внимания) примеров использования рабочей точки для анализа простых схем с использованием биполярного транзистора - то есть как например понятие "рабочая точка" служит для анализа и проектировки радиосхем использующихся для усиления гармонического сигнала (например в схеме с общим эмиттером) ?

5) может быть кто-нибудь на Форуме сможет порекомендовать книгу (или книги) для того чтобы понять что такое "рабочая точка", зачем и каким образом она используется в схемотехнике.

 

Спасибо.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Быстрый заказ печатных плат

Полный цикл производства PCB по низким ценам!

  • x
    мм
Заказать Получить купон на $5.00
Dr. West    1 738

Если не копать  глубоко: транзистор имеет нелинейную характеристику, особенно в начале, поэтому его немного приоткрывают, подавая небольшой постоянный ток в базу, чтобы усиление сигнала происходило без искажений. Это и есть рабочая точка.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vslz    235

Я бы немного по-другому сказал: рабочая точка биполярного транзистора - это точка на графике его выходной характеристики, характеризующаяся током и напряжением (оси X и Y). При работе транзистора в усилительном режиме, его рабочая точка перемещается по графику в некотором диапазоне напряжений и токов. Стараются выбрать рабочие ток и напряжение (рабочую точку) в середине линейного участка характеристики - чтобы минимизировать нелинейные искажения.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Гар    53

Для высокочастотных транзисторов рабочую точку выбирают по наименьшему уровню шумов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
goldov    0

> "... рабочая точка биполярного транзистора - это точка на графике его выходной характеристики ..."

теперь мне становится понятным, что такое "рабочая точка" - насколько я понял - "чтобы усиление сигнала происходило без искажений" - то есть входной гармонический сигнал (или сумма гармоник - ряд Фурье) остается тоже гармоническим сигналом с той же фазой (или фазо-частотной характеристикой) omega*t + phi0, то есть и omega-частота и начальная фаза сохраняются при усилении малого-слабого входного сигнала в активном режиме транзистора. правильно ли я понимаю суть дела - что такое "рабочая точка" ?

Изменено пользователем goldov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Гар    53

Сделай дома опыт. Возьми транзистор, лампочку накаливания и батарейку. Собери схему, как показано на рисунке. С помощью переменного резистора найди рабочую точку. Лампа не горит - транзистор закрыт, лампа горит в полный накал - транзистор открыт. Лампа горит в пол накала - это и есть рабочая точка.

Скриншот 27-10-2017 165600.png

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
goldov    0

Подскажите пожалуйста, какой софт (компьютерную программу) можно использовать для рисования радио-схем и записи (экспорта) рисунка в jpeg или png формат. это нужно мне для обсуждения и демонстрации схем на Форуме, чтобы яснее излагать свои мысли-идеи.

у меня на компьютере стоит Windows 7 (64-bit, x64). Corel Draw нет. вместо Adobe Photoshop использую Gimp.

я пробовал загрузить из Интернета и установить Electronics Workbench, но он не работает корректно - во время рисования на экране получаются черные полосы.

 

итак, что такое "рабочая точка" транзистора (для примера-наглядности используем схему с ОЭ) и как она выбирается (точнее подбирается) -

 

1) это фактически (то есть, имеющее место на самом деле, то есть в реальности) постоянные (!) ток и напряжение на коллекторе относительно эмиттера (в данном случае - земли), при отсутствии входного сигнала, изменяющегося во времени (на входе действуют только постоянные ток и напряжение) - это и есть определение "рабочей точки",

2) для определения данной "рабочей точки" (для разных радио-схем она может быть разная, в общем случае) рисуют выходные характеристики транзистора, I_k(U_ke), то есть зависимость тока коллектора от напряжения, полагая, что ток базы постоянен, то есть I_b = const (эти характеристики транзистора нужно выводить аналитически (или численно - в общем случае) используя физику твердого тела и твердотельную электронику), - это микроскопический подход,

3) затем на том же графике (пункт 2)) рисуют график тока коллектора от напряжения на коллекторе относительно эмиттера, I_k (U_ke), исходя уже из радио-схемы (набора резисторов и источников питания), - это макроскопический подход,

4) точка пересечения двух графиков (пункты 2) и 3)) и дает (задает или определяет) так называемую "рабочую точку" транзистора для данной-определенной (!) схемы подключения биполярного транзистора,

5) фактический (то есть который имеет место на самом деле для данной радио-схемы) ток базы определяют похожим образом - точка пересечения двух графиков: а) вычисленного с учетом микроскопического (в общем случае квантовой) подхода - I_b(U_be), и б) вычисленного (или выведенного) аналитически исходя из параметров макроскопической радио-схемы, которые определят работу данного-определенного биполярного транзистора,

6) далее, ... параметры радио-схемы (резисторы и источник(и) питания-напряжения) подбирают таким образом, чтобы "рабочая точка" оказалась (находилась) на линейном участке в плоскости I_k(U_ke) (в случае схемы с ОЭ). понятие "линейный участок" еще также называют "участком насыщения", хотя на самом деле (и в книгах это не объясняется почему-то) - в пределах этого участка ток коллектора I_k растет линейно (хотя и слабо) с ростом напряжения U_ke, а не (!) постоянен, как это рисуется на соответствующих графиках в книгах-учебниках по твердотельной радиоэлектронике.

P.S.: при дальнейшем увеличении тока коллектора (то есть роста напряжения U_ke) в транзисторе происходит необратимый нелинейный лавинообразный пробой - ток коллектора резко возрастает и транзистор выходит из строя, то есть сгорает.

7) "рабочую точку", задают (подбирают) на середине (!) линейного участка графика I_k(U_ke) (для данной схемы с ОЭ), для того чтобы в дальнейшем при подачи слабого (малая амплитуда) входного сигнала (который в общем случае представим (разлагаем) в виде ряда Фурье) данная "рабочая точка" "путешествовала-передвигалась" на плоскости I_k(U_ke) в пределах линейных участков графиков I_k(U_ke), характеризующих транзистор и вычисленных исходя из микроскопического подхода, при различных токов базы (да-да, ток базы будет меняться при подачи входного сигнала (точнее входного напряжения)). "путешествие-передвижение" "рабочей точки" в пределах линейного участка графиков I_k(U_ke, I_b) необходимо для того, чтобы усиленный (по амплитуде) выходной сигнал не исказился по отношению к малому (усиливаемому) входному сигналу - это означает, что если "рабочая точка" попадет в нелинейные участки графиков I_k(U_ke, Ib), то в транзисторе будут происходить нелинейные микроскопические процессы, и это приведет к искажению усиливающегося выходного сигнала (напряжения), то есть фазово-частотные характеристики входного и выходного сигналов (напряжений) будут разными.  

 

P.S.: в учебниках почему-то пункты 1)-7) не объясняются, и это создает трудности для понимания (у новичков и студентов радиотехнических специальностей) понятия-термина "рабочая точка" биполярного транзистора, для чего она нужна и каким образом она подбирается-выбирается.

picture1.gif

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Dr. West    1 738

"Де факто" стандартным средством рисования схем является sPlan. Легкий, простой в освоении, символы имеют привычное начертание, в отличии от большинства CAD пакетов. Прога платная, но это не проблема для тех кто умеет пользоваться торрентами.

п6. Немного неверно. Режим насыщения - это когда транзистор открыт на полную и дальше ему открываться некуда, увеличение тока базы уже не приводит к росту тока коллектора. Он теперь зависит только от источника питания и сопротивления нагрузки. Вот здесь понятно изложено.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Vslz    235

Есть ощущение, @goldov , что у вас академические знания :D. В общем то, все верно.

Еще один важный момент, который нужно понимать в отношении состояния насыщения биполярного транзистора. При насыщении базовая область насыщается избыточными носителями заряда, но быстро их не изгнать. Примерно так же, как в обычном p-n диоде происходит накопление неосновных носителей при прохождении прямого тока. На примере диода этот эффект более - менее понятен: если снять прямой ток, то избыточные заряды не исчезают мгновенно, а существуют ещё сотни-тысячи наносекунд. Если за это время напряжение на диоде успеет смениться на обратное, то "болтающиеся" в базе диода ННЗ, не успевшие рекомбинировать, создадут бросок обратного тока. Это называется током восстановления обратного сопротивления. В биполярном транзисторе медленно рекомбинирующие ННЗ после снятия тока базы, будут поддерживать ток коллектора ещё несколько микросекунд. Это вредный фактор, ухудшающий коммутационные характеристики транзистора,  с ним борются разными методами. В общем случае они сводятся к ускорению рекомбинации накопленного заряда или недопущению попадания транзистора в глубокое насыщение. 

Изменено пользователем Vslz

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
goldov    0

Уважаемые @Dr. West и @Vslz,

 

1) спасибо за профессиональные консультации.

2) посмотрел web-сайт sPlan - очень хороший программный пакет для новичков - жалко, что платный, попытаюсь использовать торренты.

3) есть ощущение, что у @Vslz имеется доступ :) к коду (компьютерной программе) для моделирования диодов и транзисторов - в принципе ... в принципе ... уравнения должны быть одинаковыми (точнее похожими) на случай лазерно-произведенной плазмы - по-крайней мере численный алгоритм одинаков - это в случае реальной трехмерной (3-dimensional) конструкции. на разработке таких кодов можно получить д.ф.-.м.н. и Академика РАН - это в России, а на Западе - основать свой бизнес (Ltd или GmbH), ну и конечно встать в такой ряд хай-тековских (high tech) компаний как Intel, IBM и Apple - но это (разработку трехмерных кодов) нужно делать самому (!) для большего понимания проблемы и полного контроля получающихся результатов. из своего опыта могу сказать, что в таких делах нельзя (!) просить аспирантов разрабатывать такие коды - потому что в случае использования аспирантов теряется контроль качества компьютерного продукта - аспирант (это еще очень-очень молодой человек - неопытный), нужно также с полным пониманием работать со специализированной литературой (научные профессиональные журналы) на английском языке, и также иметь доступ к книгам и научным профессиональным журналам начиная с XVIII века (старая специализированная литература - на французском, английском и немецком языках) до настоящего времени по различным областям науки и техники, ибо радиоэлектроника (полупроводниковые приборы) это не только классический электромагнетизм, а охватывает многие предметы науки и техники (математика, физика, численные алгоритмы, эксперименты, химия, материалы и т.д.).

 

P.S.: к сожалению в Вузах на радиотехнических специальностях не объясняется, что диоды и транзисторы (биполярные и полевые) являются на самом деле сложными полупроводниковыми приборами с очень богатой физикой.

Изменено пользователем goldov

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
goldov    0

Уважаемый @Vslz,

 

> В общем случае они сводятся к ускорению рекомбинации накопленного заряда или ...

 

если Вы владеете информацией (если же, конечно), то можете ли Вы подсказать за счет чего происходит ускорение рекомбинации накопленного заряда ? за счет добавления каких-либо новых примесных атомов в кристаллическую решетку Si или Ge ? либо за счет градиентного распределения примесей в базе транзистора ? или же за счет других факторов ?

почему я спрашиваю - ведь ускорение, или замедление, - вообще говоря скорость (точнее вероятность) рекомбинации определяется волновыми функциями и набором квантовых чисел (да и внешних факторов - например фотоны внешнего лазерного излучения или гамма-радиации (фотонов)) рассматриваемой (моделируемой) кристаллической ячейки, выделенной в решетке всех-различных атомов-ионов, и граничными условиями математической модели кристаллической ячейки. как определяются граничные условия задачи (точнее для определенного реального эксперимента) - это уже делается методом проб и ошибок.

 

Спасибо.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас


  • Сообщения

    • Модераторы, слейте уже тему в пустоту. Очевидно же - Tpoлль.
    • Да собственно, никто официально и не заявляет, что в инциденте виноват ультразвук. То, что там, возможно, сдуру ляпнул какой-то фельдшер и истолковал журналист - гуманитарий, установленным фактом трудно посчитать.
    • ***...Габаритный дроссель и выходная емкость уже не нужны (цели получения постоянки 12-18В не стоит), ООС по напряжению тоже. . КПД всей системы выше за счет исключения лишнего узла. Источник выйдет компактнее и мощнее. Габаритные реактивные элементы исключены, ШИР выполняет сам ИИП, сглаживание тока на 300мкгн обмотки мотора будет очень хорошим...***
      @Vslz ,не нравятся балоболы.).   
    • Расчёт естественно делал, и моточные узлы подбирал по LC метру, индуктивность намагничивания да рассеивания. Но! я вторичку указал одну  42 В, со средней точкой, а я намотал 2 по 42 со средней точкой, указав такой ток, что бы мощность осталась прежней. Подбирал Ls c замкнутыми обоими вторичками. Питать будет мостовой усилитель, поэтому грузил сразу 2 плеча. Ключи IRF740 без А. На ключи сейчас повесил такой кусок (на фото). Частоту видно на осциллограммах, жёлтая-исток затвор, синяя, ток от средней точки транзисторов на трансформатор (мерил через ТТ), холостой-100Вт-200Вт.  15 минут на 200 Вт- входной мост-56гр, ключики-60гр, выходные шоттки-52гр, трансформатор обмотка-100 гр((( провод 0.6 фиганул, просится явной перемотки... Вроде бы ничего не забыл.   
    • @Гость друг китайца , так выделенная при сварке энергия равна как минимум (С*U*U)/2
    • Правильный ответ. Ничего не будет. При заряде тем более. 'Выше' платы защиты стоит контролер заряда. Даже если допустить отключение АБ по перезаряду, то контролер будет отдавать на АБ заданный ток, независимо от количества АБ в сборке.
    • Хватит голову морочить. Бери тот, что есть в магазине и паяй. Разницы никакой. Удобнее если внутри припоя есть флюс.