Jump to content
  • entries
    53
  • comments
    1231
  • views
    65372

База-эмиттерный резистор


Falconist

13130 views

 Share

Вопрос, неоднократно поднимаемый на форумах: есть схема ключевого каскада.

Схема 1.jpg

Осциллограмма 3.jpg

Если с номиналом базового (токоограничительного) резистора (в данном случае R3) особых проблем не возникает, для ключевого режима он должен обеспечивать базовый ток не меньше, чем коллекторный (через резистор R1), деленный на коэффициент усиления (h21, бета) данного транзистора (хотя это "не меньше" должно быть НАМНОГО не меньше, что будет показано ниже), то с номиналом базо-эмиттерного резистора R2 возникают существенные непонятки не только у "юных дарований", но даже у казалось бы грамотных и квалифицированных инженеров. Нередки рекомендации ставить его в диапазоне 10...100 кОм (искать ссылки несколько лениво, прошу поверить на слово). Либо вообще не ставить. Последнее наиболее часто можно наблюдать в буржуинских схемах. Поэтому давайте в конце концов разберемся, зачем этот резистор вообще нужен и каким должен быть его номинал.

У биполярного транзистора существует такой паразитный параметр, как неуправляемые коллекторный и базовый токи. Их величина зависит от материала (у германиевых они примерно на порядок больше, чем у кремниевых) технологии (качества изготовления), мощности и т.п. При определенных сочетаниях режимов работы транзистора (высокое напряжение между коллектором и эмиттером, повышенная температура, влияние импульсных помех и др.) эти неуправляемые токи могут привести к самопроизвольному (при)открыванию транзистора с дальнейшим переходом в лавинный режим работы и соответствующими печальными результатами. Чтобы такого не произошло, между базой и эмиттером ставится внешний резистор, через который этот неуправляемый базовый ток и закорачивается. Для кремниевого транзистора такого резистора, как правило, достаточно. Для германиевого - обычно было недостаточно и приходилось подавать через него небольшое запирающее напряжение. Сейчас, поскольку германиевые транзисторы применяются разве что в экзотических схемах, этот момент для них стал неактуален.

С назначением базо-эмиттерного резистора вроде понятно. Так каким же должен быть его номинал? Дома у меня лежат пара бумажных справочников по транзисторам:

1. Транзисторы для аппаратуры широкого применения: Справочник / К.М.Брежнева и др.; Под ред. Б.Л.Перельмана.- М.: Радио и связь, 1981.- 656 с.

2. Мощные полупроводниковые приборы. Транзисторы: Справочник / Б.А.Бородин и др.; Под ред. А.В.Голомедова.- М.: Радио и связь, 1985.- 560 с.

Приведенный ниже сканы взяты из первого из них. Во втором эти данные тоже есть. Давайте внимательно посмотрим в разделе "Максимально допустимые параметры" на такой параметр, как постоянное напряжение коллектор-эмиттер UКЭ max, а именно, условие его измерения - номинал базового резистора RБ (обведено красной рамкой).

для маломощного транзистора КТ104 RБ = 10 кОм.

КТ104.jpg

Для транзистора средней мощности КТ611 RБ = 1 кОм.

КТ611.jpg

Для транзистора большой мощности среднечастотного КТ803 RБ = 100 Ом.

КТ803.jpg

Для транзистора большой мощности высокочастотного КТ913 RБ = 10 Ом (!!!)

КТ913.jpg

А-ФИ-ГЕТЬ!!! Разброс на ТРИ порядка! От 10 кОм до 10 Ом. Конечно же, для каждого типа транзистора значения свои. Так, для ГТ109 его номинал равен 200 кОм; для КТ630 - 3 кОм. Для ГТ122 он равен нулю. И т.д. и т.п. А для МП39...МП42, МП111...116, да и для немалого количества других типов транзисторов (особенно маломощных) его номинал вообще не приведен. Но суть не в этом, а в том, что чем больше мощность транзистора, тем меньший номинал базо-эмиттерного резистора гарантирует, что при любых температурных (и прочих) условиях транзистор самопроизвольно не откроется.

Кстати, пересмотрел десятка два даташитов на буржуинские биполярные транзисторы - ни в одном из них (в разделе Absolute Maximum Rating) не нашел даже упоминания о таком резисторе.

В первом приближении можно принять зависимость между мощностью и номиналами RБ, приведенную выше на сканах: 10 кОм для маломощных, 1 кОм - средней мощности и 100 Ом - для мощных транзисторов. Кроме того, чем выше граничная частота работы данного типа транзистора, тем меньше должен быть номинал RБ.

Естественно, такая зависимость не является догмой. Каждый может сам для себя выбирать, что ему по вкусу. Но именно сам для себя, когда "выбирающий" и отвечает за работоспособность устройства. Если же устройство должно выполнять какие-то критические функции, то выбор "с потолка" становится уже неприемлемым. В действие вступает правило: "Не делайте тяп-ляп. Делайте хорошо. Плохо само получится"!

В 25.12.2014 в 06:59, IMXO сказал:

утверждать стопроцентно не буду, но помоему для расчета RБ в справочниках есть четко оговоренный параметр IКБО от которого и пляшем , падение на RБ принимается равным 0,1в , а дальше обычный закон ома

КТ819 IКБО =1мА - RБ <=100ом

КТ817 IКБО =0,1мА - RБ<=1000ом

кт3117 IКБО =10мкА - RБ<=10000ом

или нет?

IMXO, спасибо за наводку. Очень даже похоже на истину. Только почему-то очень мало кто использует этот параметр для расчета. Лепят отсебятину кто во что горазд. Не сложно ли будет пояснить, откуда взялась цифра 0,1 В?

В 25 грудня 2014 р. в 09:35, IMXO сказал:

скажем так напряжение при котором переход база-эмиттер однозначно закрыт... и ток протекающий через него не может повлиять на ток коллектор-эмиттер при любом разумном Н21е

Отсимулировал этот каскад при отключенном Rб.

Ключевой каскад - схема.jpg

Вот что получилось.

Ключевой каскад - осциллограммы.jpg

Выходит, что транзистор начинает открываться при напряжении на базе, равном 425 мВ (канал "С", красная вертикальная метка Т1). Но это при температуре 20оС! Если она повысится до предельно допустимой (как это сделать в Мультисиме, пока не знаю), скажем, до 150оС, то учитывая, что напряжение на р-п переходе снижается на 2...2,5 мВ/град. получается как раз около 0,1 В.

А теперь я увеличил чувствительность трека "В" (красный), показывающего базовый ток до 50 мВ/дел.

Ключевой каскад - осциллограммы 2.jpg

В точке начала открывания транзистора (Т1) его величина составляет 224 нА (коэффициент преобразования датчика тока составляет 1 В/мА). Еще увеличил чувствительность (до 1 мВ/дел). Переместил маркер Т2 в точку, где базовый ток начинает отклоняться от нуля. Она соответствует базовому напряжению 225 мВ. Делим на 2 (для надежности) - получаем этот самый 0,1 В.

Ключевой каскад - осциллограммы 3.jpg



 

 Share

18 Comments


Recommended Comments

Ломаные характеристики приходят в нормальный вид, после того как в закладке "Simulate" -> "Interactive Simulation Settings" поставлена галочка напротив "Maximum time step (TMAX)" с числом по умолчанию 1e -005.

Строго говоря, у p-n перехода нет порогового напряжения, только свыше которого начинает протекать прямой ток. Последний от напряжения зависит экспоненциально, изменяясь в e = 2,718 раза на каждые 26 мВ (для кремния). Таким образом, если при 0,7 В через переход течет ток 10 мА, при 0,4 В будет 0,1 мкА.

Link to comment

Дык, это всё и козе ясно!

Модель никогда не сравнится с реальностью по точности, но чтобы получить понимание протекающего процесса - вполне достаточно и примерного приближения. Если, конечно, в голове - мозги, а не резонатор.

Link to comment
Цитата

пересмотрел десятка два даташитов на буржуинские биполярные транзисторы - ни в одном из них (в разделе Absolute Maximum Rating) не нашел даже упоминания о таком резисторе.

Это не оно?

100ohms.jpg.0bd5efe9ef9d40c99a0e93fd107ae9a9.jpg

2N3055 (Motorola, Inc.)

Link to comment
Цитата

Стою на асфальте я в лыжи обутый.
То ли лыжи не едут, то ли ...

Как это нету, если в левой колонке указано совершенно четко: RBE=100 Ohms

Link to comment

Для кремниевых транзисторов буржуи не приводят обратный ток К-Б, поскольку Uкэ макс < Uкб макс и этот ток не опасен.  В конце 80-х как-то проводил эксперименты с КТ315 по лавинному пробою. При Rбэ порядка 100 кОм пробой всегда был более 60 В, а ведь база почти оторвана. Это подтверждало малость обратного тока и Uбэ до наступления пробоя транзистора.

В вашем примере с даташитом 2N3055 при подаче имп. напряжения К-Э имеем:

при оторванной базе и токе к-э 200 мА Uкэ 60 В,

при Rбэ = 100 Ом и том же токе к-э Uкэ поднялось  всего на 10 В  ---  70 В.

И только для абсолютно макс. 100 В уже упоминают запирающее Б-Э.

Выбор Rбэ важнее определяет быстродействие, получение малых фронтов, а запас по напряжениям обеспечит тип транзистора.

Link to comment

А я вообще несколько статей читал, и там написано было что R2 должен быть больше R3 в десять раз

Link to comment
11 часов назад, Электронщик сказал:

А я вообще несколько статей читал

А есть люди, понимающие физику процесса и способные рассчитать этот резистор для каждого конкретного случая.

О чём спорим-то? :)

Link to comment
2 часа назад, Электронщик сказал:

А где рассчет то?

Почему вы решили, что здесь надо требовать какой-то рассчёт? :)

Рассчёт чего вы хотите? Номинала резистора между базой и коллектором? Так укажите в каком каскаде, для чего предназначенном, какие параметры от него хотите получить, усилительный это каскад, или каскад с отсечкой, на какие частоты? Или вас интересует ключевой каскад? Тогда на какие напряжения, токи, на какую нагрузку, какая скорость переключения вам нужна...

Ваш глас вопиющего в пустыне - ни о чём. :D

Link to comment

Это Вы в своём после написали, я ничего не хотел. 

12 часов назад, Lexter сказал:

А есть люди, понимающие физику процесса и способные рассчитать этот резистор

Между базой и коллектором, и между базой и эмитером, если в схеме поставить делитель э то о не проблема, а вот как в первом посте биежду базой - эмиттером, нигде расчета такого я не встречал. 

Edited by Электронщик
Link to comment

Еще такой резистор вроде бы ставят, чтобы ускорить рассасывание носителей заряда и ускорить закрывание транзистора при переключении в импульсном режиме.

Link to comment

Понятно, чем больше базовый ток и соответственно коллекторный, тем качественней передача сигнала в любом режиме и круче фронты импульсных сигналов или меньше искажения аналогового сигнала в режиме А или АА. Я как бы не совсем понял актуальности на сегодня этой темы. Для любой задачи можно без сложностей - за 5-20 минут подобрать в интернете уже готовую цифровую или аналоговую микросхему, где все эти токи и резисторы для одного или нескольких транзисторов уже оптимизированы ведущими инженерами мира. Изобретать или разрабатывать с нуля аналоги этим микросхемам, на мой взгляд - пустая трата времени. На много практичней создавать свою электронную разработку и устройства уже из готовых микросхем - как из кубиков.

Но я могу и ошибаться.

 

Link to comment
21 минуту назад, Varios systems сказал:

не совсем понял актуальности на сегодня этой темы

 

21 минуту назад, Varios systems сказал:

за 5-20 минут подобрать в интернете уже готовую цифровую или аналоговую микросхему

Тема не о микросхемах, почитайте заголовок. А раз вы не поняли актуальности - значит пока не пришло время вам вникать в характеристики биполярных транзисторов, например, такие как Iкбо, и в прочие нюансы

Link to comment

Я так и написал, чтобы можно было прочитать и понять, что и я могу ошибаться.

Но, если без шуточек. То если вы изобрели новые эффекты в схемотехнике включения транзисторов или новые схемы или режимы включения транзисторов, то, это как минимум кандидатская диссертация.

Удачи. Как получите патент или защитите диссертацию - сообщите. Я вас от души поздравлю - я уже не шучу.

Link to comment
3 часа назад, СКУПОЙ сказал:

А раз вы не поняли актуальности - значит пока не пришло время вам вникать в характеристики биполярных транзисторов, например, такие как Iкбо, и в прочие нюансы

Скупой, сам посуди, например в большинстве схем ВЧ и СВЧ устройств сопротивление между базой и эмиттером (при соответствующем способе включения транзистора  ОЭ или ОБ) по постоянному току может быть равно, ВООБЩЕ НУЛЮ по постоянному току - витки связи!

Мысль уловил?

Тогда скажи четко, что ты тут нового изобрел? ты предлагаешь еще снизить сопротивление в 0,02 Ом витка обычной проволоки в три вика в катушке еще меньше на три прядка - до 0,00002 Ом c помощью криогенной установке в две комнаты и по цене в пол миллиарда долларов США ?:umnik2:

Скажи открыто - что ты в этом посте предлагаешь нового по отношению ко всем другим - общеизвестным техническим решениям?:umnik2:

Я не ерничаю - просто понять хочу.

Извини если я тут такой,  тупой баран.:king:

Edited by Varios systems
Link to comment
В 28.04.2022 в 22:41, Varios systems сказал:

предлагаешь еще снизить сопротивление в 0,02 Ом витка

В теме вообще не идет речь о ситуации, когда между базой и эмиттером присутствует какая-либо обмотка, так что претензии - мимо :)

Блог, на мой взгляд, полезный не только для новичков. И создан для того, чтобы не забывали об особенностях применения биполярных транзисторов в ключевом режиме :bye:

Link to comment
7 минут назад, СКУПОЙ сказал:

В теме вообще не идет речь о ситуации, когда между базой и эмиттером присутствует какая-либо обмотка, так что претензии - мимо :)

Спасибо за дипломатичный ответ.

Я им удовлетворен на все 100% нелинейных искажений))).:)

Edited by Varios systems
Link to comment
21 час назад, Varios systems сказал:

снизить сопротивление

Повыпендриваться, как я погляжу, горазд. А вот "слона-то и не приметил"... В этой записи вообще не шла речь о линейном режиме работы. Токмо о ключевом. 

Link to comment

Join the conversation

You are posting as a guest. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Add a comment...

×   Pasted as rich text.   Restore formatting

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Loading...
×
×
  • Create New...