Tranzystor - problem z czytaniem noty katalogowej np. BC547b

[Zawor]

Witam

Jestem początkujący w elektronice i zacząłem przyswajać temat tranzystorów bipolarnych.

Wiem że tranzystor bipolarny jest sterowany prądem i jak dobrze rozumie przy określonej wartości prądu i napięcie otwiera się całkowicie czyli jest nasycony.

Mam problem z rozszyfrowaniem noty katalogowej np. tranzystora BC357b.

Parametry maksymalne z noty przy 25C są dla mnie jasne :

Max napięcie kolektor-emiter 45V

Max napięcie baza-emiter 50V

Max prąd kolektor-emiter 100mA

Mam problem z rozszyfrowaniem jakie trzeba podać napięcie i prąd na bazę żeby tranzystor się maksymalnie otworzy - nasycił.

Obejrzałem już z 3 filmów na YT o tranzystorach, przeczytałem ze 4 artykuły i nadal nie wiem jak znaleźć te parametry w nocie.

I tu nie wiem czy za podany parametr odpowiada:

Base Emitter Saturation Voltage

bo tu jest napięcie na bazie 0,9V i prąd 5mA i z takimi parametrami minimalnymi tranzystor się nasyci czy coś pomieszałem ?

Nie wiem jaki parametr w nocie odpowiada za minimalne napięcie i prąd potrzebny do pełnego otwarcie tranzystora - nasycenia.

[marek1707]

To trochę nie tak. To, czy tranzystor jest nasycony czy nie, nie jest zależne tylko od niego. Nie dostaniesz w danych katalogowych takich parametrów (napięć czy prądów), przy których na pewno tranzystor będzie w takim stanie.

Mówimy, że tranzystor jest w stanie nasycenia, gdy jego rzeczywiście płynący w danej chwili prąd kolektora jest mniejszy, od tego który wynika z ilorazu wzmocnienia i prądu bazy.

Jeżeli wstawisz tranzystor npn o wzmocnieniu np. x200, w typowym układzie OE (emiter na masie, rezystor obciążenia w kolektorze), zapodasz mu w kolektor opornik 1k i podłączysz go do zasilania +5V, to ile może popłynąć Ic? Nawet gdyby tranzystor wyszedł z siebie i zwarł swój kolektor z emiterem na krótko, to i tak nie popłynie więcej jak 5V/1k=5mA, prawda?

To teraz wyobraź sobie, że mamy warunki początkowe: prąd bazy Ib=0. Jaki prąd płynie w kolektorze? Też zero, zgadza się. A teraz zwiększamy prąd bazy. Nie myśl tu o napięciu bazy - ono nie ma znaczenia, bo te tranzystory są sterowane prądem. To bęzie mniej więcej 0.5-0.6V, ale to teraz bez znaczenia.

No więc zaczynasz zwiększać prąd. Najpierw powiedzmy 1uA. Ile płynie w kolektorze? Jasne, 200uA. Ponieważ 200uA wywołuje na oporniku 1k spadek 200mV, na kolektorze napięcie zaczyna spadać - w stanie początkowym było +5V.

Do bazy dajesz już 10uA. W kolektorze płynie już 2mA. Tranzystorowi wszystko jedno jakie na kolektorze jest napięcie - jego interesuje tylko to, by do kolektora wpływało mu 2mA. Może? To znaczy, że nie jest nasycony.

Dalej zwiększasz prąd bazy i dochodzisz do 50uA. Wtedy w kolektorze powinno płynąć 5mA. Ale 5mA wytwarza a oporniku 1k już 5V a więc tyle, iloma dysponuje zasilanie. To oznacza, że napięcie na kolektorze spadło już do zera i jest jasne, że bardziej już nie spadnie.

Dalszy wzrost prądu bazy nie spowoduje wzrostu prądu kolektora, bo ograniczeniem jest opornik w kolektorze i zbyt małe napięcie Uce.

Tak naprawdę problem zaczął być widoczny chwilę wcześniej, bo tranzystor jednak potrzebuje jakichś 200-300mV Uce, by jeszcze sensownie funkcjonować. Tak więc możemy powiedzieć, że w tych warunkach nasz tranzystor wchodzi w nasycenie przy prądzie bazy rzędu 45-48uA. Jeśli dasz inny opornik, np. 47Ω i zasilanie 12V, to warunki się zmienią i wtedy wejdzie w nasycenie przy zupełnie innym prądzie bazy. Najlepiej sam policz przy jakim.

W danych katalogowych dostajesz tylko parametry maksymalne i widełki w jakich możesz spodziewać się wzmocnienia. Czasem jednego typu tranzystorów jest kilka grup i wtedy mają kilka grup wzmocnienia. Jeżeli już jakiś planujesz użyć, zwykle liczysz elementy wokół tranzystora na najgorszy przypadek. Acha, wzmocnienie spada wraz ze wzrostem prądów. Cóż, nikt nie jest idealny Najciekawsze z tego wszystkiego są wykresy - charakterystyki: wejściowa i wyjściowa. Jeśli je zrozumiesz, dalej jest już łatwo. I jak to zwykle z obrazkami bywa: mówią więcej niż 1000 słów

[Zawor]

Generalnie interesuje mnie użycie tranzystora jako przełącznika.

I jak dobrze zrozumiałem żeby przepłynął prąd C-E 100mA

To jak dobrze sprawdziłem w nocie dal przykładowego tranzystora BC547b wzmocnienie dla takich warunków wynosi 180. Czyli aby osiągnąć możliwość przepływu C-E prądu 100mA(bo to jest maksymalny prąd) na bazę trzeba by podać prąd 0,6mA.

Czy dobrze to rozumiem?

[marek1707]

I tak i nie.

Po pierwsze, jak już pisałem tranzystory mają swoje grupy ze względu na wzmocnienia. Jeżeli piszesz o BC547B to ma on wzmocnienie 200-450. Kupisz dwie sztuki - będą dwa różne wzmocnienia.

Po drugie wykres jest dla przykładowego "średniego" egzemplarza, który dla małych prądów miał wzmocnienie 200. Ten wykres pokazuje nam, że gdzieś w okolicach Ic=50mA wzmocnienie zaczyna spadać. Nie przywiązuj się do konkretnej liczby - nikt Ci tego nie zagwarantuje.

Po trzecie parametry graniczne (Absolute Maximum Ratings) to nie są parametry eksploatacyjne. Głupotą byłoby zmuszanie tranzystora mającego Icmax=100mA do przełączania takiego prądu. Tym bardziej, że zaraz obok na półce leżą tak samo wyglądające BC337 mające 800mA.

Po czwarte jeśli już wiesz, że w obciążeniu będzie płynęło maks 100mA, to bierzesz najgorsze przewidywane wzmocnienie przy tym prądzie, np. 100, liczysz prąd bazy i zapewniasz margines bezpieczeństwa. Ten już zależy od Ciebie. Jako minimum przyjąłbym 2, tj. jeśli wyszło Ib=1mA, wpuszczałbym do bazy 2mA. Jeżeli baza byłaby sterowana przez procesor zasilany z 5V, to prosto licząc dałbym opornik szeregowy maks. (5V-0.6V)/2mA=2.2k

Po piąte zastanowiłbym się jak często będzie tranzystor przełączany i jaki charakter ma obciążenie. To pierwsze generuje straty związane z niezerowym czasem przejścia przez obszar pracy liniowej - i tu trzeba przemyśleć sprawę obudowy, odprowadzania ciepła i ew. radiatora. Obciążenia inne niż rezystancyjne narażają z kolei klucz na wysokie prądy impulsowe (pojemności) lub przepięcia (indukcyjności). Trzeba zatem pomyśleć o kompensacji nadmiarowych pojemności dławikiem lub o układach gaszących (snubber) przy obciążeniu indukcyjnością.

Po szóste... mam wrażenie, że opracowujesz jakiś temat do szkoły. Mam nadzieję na dobrą ocenę

[Zawor]

Bardzo dziękują za odpowiedz, niestety nie do szkoły mam już tak z 2 razy tyle lat.

Ale w szkole zawsze wolałem wykłady niż czytanie najlepszych opracowań książkowych bo wykład znacznie lepiej do mnie docierał i moim zdanie było to zazwyczaj mniej zagmatwane niż w książkach.

Jeszcze raz dziękuje za wyjaśnienie. Bo jak pisałem to już przeczytałem z 3 opracowania i nikt lepiej tego mi nie wytłumaczył.