Jump to content

    

Подтягивающий резистор в ключе

Recommended Posts

DanielVaton

875a8375f91de049494d6073098e8a2f_3244b29Здравствуйте! Есть простая схема транзисторного ключа (прикладываю фото). Мой вопрос о резисторе Rбэ. Насколько я понял, он предостерегает переход эмиттер-база от неуправляемых токов, которые могут появиться когда вход разомкнут. Давайте рассмотрим база-эмиттерный переход как диод. Я читал, что диод нормально откроется при напряжении на нём, превышающем пороговое (в общем случае 0,6-0.7В). При прямом напряжении меньше 0.6В есть ли ток через диод? И будет ли этот ток усиливаться транзистором? Если будет усиливаться, то да, даже маленькие наведённые напряжения до 0.6В на диоде представляют опасность. Либо же эти нежелательные напряжения на висящей в воздухе базе превышают напряжение открытия диода?
Теперь касаемо самого резистора Rбэ. Он почти не оказывает влияния на работу ключа при его работе. Это правильно - путь через большой резистор почти как обрыв цепи в сравнении с много меньшим сопротивлением эмиттерного перехода (это когда транзистор открыт и работает).
Хорошо, но теперь, например, имеем отсутствие большого входного напряжения и присутствие очень маленьких наведённых напряжений на базе. Как я понял, цель Rбэ это исключить разность потенциалов базы и эмиттера пропустив все наведённые токи через себя на землю, не давая им пройти через база-эмиттер. Но для этого, сопротивление перехода должно быть много больше 5 или 10-ти килоомного резистора . И вот этой информации я не могу найти. Беру ВАХ диода, и сопротивление при любом фиксированном прямом напряжении получается меньше сопротивления Rбэ. Либо мы имеем большое сопротивление диода только при очень маленьких прямых напряжениях? 
Пожалуйста, помогите разобраться.

Edited by DanielVaton

Share this post


Link to post
Share on other sites

DanielVaton
28 минут назад, makc сказал:

Спасибо, всё прочитал. Там говорят что ток будет стекать через резистор на землю. Для того чтобы маленький ток не шёл через б-э, а шёл через резистор, у б-э перехода должно быть сопротивление больше. Я хочу найти этому доказательство, потому что у меня выходит что у перехода для этих маленьких токов сопротивление меньше, а не больше. То есть должно выходить так, что в режиме работы сопротивление перехода уменьшается, а когда транзистор почти закрыт, сопротивление перехода очень велико и превышает эти 4.3кОм резистора Rбэ. Правильно ли я думаю?

Edited by DanielVaton

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc

Возможно вы почитали, но чего-то недочитали. Посмотрите еще https://electronics.stackexchange.com/questions/613779/why-does-this-bjt-leak-so-much-collector-current-at-cutoff-with-high-v-ce

Вкратце: есть ток утечки из коллектора в базу, который определяется в ДШ как "collector-base cut-off current" и если база висит в воздухе, то этого тока может хватить для открытия транзистора. Поэтому нужен резистор Б-Э, падение на котором при номинальном токе утечки (по закону Ома) не позволит открыться транзистору. Т.е., например, при максимальном токе утечки 5 мкА резистор Б-Э номиналом 100 кОм даст падение 500 мВ, что будет меньше 700 мВ, упомянутых вами в первом посте и транзистор будет закрыт.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

rkit
2 hours ago, DanielVaton said:

Я читал, что диод нормально откроется при напряжении на нём, превышающем пороговое (в общем случае 0,6-0.7В).

Нет, диод проводит некоторый ток при любом прямом напряжении.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Gorby
1 hour ago, rkit said:

Нет, диод проводит некоторый ток при любом прямом напряжении.

В реальности все еще хуже, чем на самом деле: некоторый ток диод проводит даже при отрицательном смещении. Ток утечки.

А может автор делает ошибку, полагая переход Б-Э эквивалентным диоду в данном конкретном случае?

Как ни крути, из двух диодов транзистор не слепишь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
37 минут назад, Gorby сказал:

В реальности все еще хуже, чем на самом деле: некоторый ток диод проводит даже при отрицательном смещении. Ток утечки.

Совершенно верно. Особенно это хорошо заметно если сравнить BAT54 и BAT70.

38 минут назад, Gorby сказал:

Как ни крути, из двух диодов транзистор не слепишь.

Более того, говорить о "сопротивлении" диода затея совершенно бесперспективная. :dash2:

Share this post


Link to post
Share on other sites

10 часов назад, DanielVaton сказал:

сопротивление перехода очень велико и превышает эти 4.3кОм резистора Rбэ. Правильно ли я думаю?

 

Как вычислить сопротивление участка цепи, зная напряжение и ток?

Share this post


Link to post
Share on other sites

DanielVaton
5 часов назад, makc сказал:

Т.е., например, при максимальном токе утечки 5 мкА резистор Б-Э номиналом 100 кОм даст падение 500 мВ, что будет меньше 700 мВ, упомянутых вами в первом посте и транзистор будет закрыт.

 

Извиняюсь за своё тугодумство, но мне видятся переход б-э и резистор Rбэ параллельно соединёнными, а значит на обоих должно падать одинаковое напряжение. Чтобы найти это напряжение, нужно протекающий через элемент ток умножить на сопротивление элемента. В Вашем примере умножается весь ток утечки 5мкА на сопротивление резистора, чтобы найти итоговое напряжение. Значит ток через резистор и есть 5мкА, то есть это весь ток утечки, а значит через Б-Э тока нет. Тогда условное сопротивление перехода в данной ситуации очень велико. Но почему мы изначально приняли что весь ток идёт через Rбэ? Потому что всё-таки переход при напряжении меньше 0.6В очень плохо проводит ток?

1 час назад, Алексей Р сказал:

Как вычислить сопротивление участка цепи, зная напряжение и ток?

Делим напряжение на ток. Это если считать статическое сопротивление n-p перехода. В вопросе я только его и имею в виду. Сопротивление диода в данном случае при фиксированном токе утечки.

4 часа назад, rkit сказал:

Нет, диод проводит некоторый ток при любом прямом напряжении.

 

2 часа назад, Gorby сказал:

В реальности все еще хуже, чем на самом деле: некоторый ток диод проводит даже при отрицательном смещении. Ток утечки.

А может автор делает ошибку, полагая переход Б-Э эквивалентным диоду в данном конкретном случае?

Как ни крути, из двух диодов транзистор не слепишь.

Nonlinear-CVC.thumb.jpg.df06266f4933d27c1ee67df2725e611d.jpgВот таких ВАХ можно в гугле не одну найти. До 0.5В имеем ток равный 0А. Вот вопрос так же ли ведёт себя б-э переход?

Конечно, там не полных 0 ампер, но я думаю там всё равно маленькие значения, которыми можно пренебрегают на похожих ВАХ.

Edited by DanielVaton

Share this post


Link to post
Share on other sites

Примерно так: 0,3 В / 30 пА = 10 ГОм;  0,4 В / 2 нА = 200 МОм; 0,5 В / 100 нА = 5 МОм.

Вот гораздо более вменяемые ВАХи

Image 1.png

Edited by Алексей Р

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
38 минут назад, DanielVaton сказал:

Извиняюсь за своё тугодумство, но мне видятся переход б-э и резистор Rбэ параллельно соединёнными, а значит на обоих должно падать одинаковое напряжение.

Мне кажется вы путаете разность потенциалов и падение напряжения. Если ток через P-N переход не течет (условно), то разность потенциалов есть, в падения напряжения на переходе - нет. Поэтому хотя они и соединены параллельно, но при малых токах падение напряжения будет только на резисторе, который поможет "слить" на землю весь ток утечки К-Б мимо перехода Б-Э.

Share this post


Link to post
Share on other sites

DanielVaton
12 минут назад, makc сказал:

Мне кажется вы путаете разность потенциалов и падение напряжения. Если ток через P-N переход не течет (условно), то разность потенциалов есть, в падения напряжения на переходе - нет. Поэтому хотя они и соединены параллельно, но при малых токах падение напряжения будет только на резисторе, который поможет "слить" на землю весь ток утечки К-Б мимо перехода Б-Э.

Да, в терминологии ошибся, спасибо. Но всё-таки если есть разность потенциалов, а падения напряжения нет, то это должно быть означает отсутствие тока. Ну и если говорить о статическом сопротивлении перехода (то есть берём частное фиксированных значений тока и напряжения на ВАХ), то оно при напряжении на выводах 0.5В выходит велико, причём больше сопротивления Rбэ. И в этом я вижу единственный принцип работы узла с этим резистором. Когда ток утечки сменится много большим входным управляющим током, и как только напряжение на выводе перехода достигнет порога проводимости, получим резкое уменьшение условного сопротивления этого перехода и уменьшение тока через резистор Rбэ. Вот как-то так я это понимаю. 

Edited by DanielVaton

Share this post


Link to post
Share on other sites

makc
36 минут назад, DanielVaton сказал:

Когда ток утечки сменится много большим входным управляющим током, и как только напряжение на выводе перехода достигнет порога проводимости, получим резкое уменьшение условного сопротивления этого перехода и уменьшение тока через резистор Rбэ.

В целом верно, но я бы не стал говорить об уменьшении тока через резистор Rбэ, правильнее говорить об изменении распределения токов в пользу перехода Б-Э.

Share this post


Link to post
Share on other sites

DanielVaton
58 минут назад, makc сказал:

В целом верно, но я бы не стал говорить об уменьшении тока через резистор Rбэ, правильнее говорить об изменении распределения токов в пользу перехода Б-Э.

Усвоил. Большое Вам спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

dimka76
5 hours ago, DanielVaton said:

Усвоил. Большое Вам спасибо.

Вот, еще, на всякий случай. А вообще это называется работа транзистора с оборванной базой.

Цитата из инета

Quote

У любого биполярного транзистора есть паразитные обратные токи, которые обычно при их изготовлении стараются сделать как можно меньше. Это обратный ток коллектора, обратный ток эмиттера и начальный ток коллектора. Сейчас они у маломощных кремниевых транзисторов обычно порядка долей микроампер, годах же в 60х прошлого века могли быть единицы и даже десятки микроампер. Например, для германиевых низкочастотных П13 обратный ток колектора нормировался до 30 мкА. У довольно неплохих по тем временам П416 - не более 5 мкА.
Поскольку обычно транзисторы используются в схеме с "общим эимттером", то обратный ток коллектора, протекая через переход база - эмиттер, усиливается в бета раз. К тому же он сильно зависит от температуры.
У современных, в основном кремниевых, транзисторов, обратный ток коллектора намного меньше. Но зато коэффициенты усиления в схеме с общим эмиттером (бета, или h21), намного больше - сотни и даже тысячи единиц, вместо десятков единиц в старых транзисторах. Кроме того, при оборванной базе значительно снижается пробивное напряжение коллектор - эмиттер. Так что и современные транзисторы с оборванной базой включать не стоит.

В частности, режим "оборванная база" - обычное дело, когда, например, подключают транзистор к порту контроллера через ограничительный резистор, но без резистора утечки базы на землю или подтягивающего резистора. При подаче питания, или после сброса микроконтроллера, обычно порты включены как входы. Причем и внутренняя подтяжка отключена. И какое - то время, пока программа не проинициализирует режимы работы портов, они остаются в состоянии с очень большим сопротивлением, фактически оставляя подключенные к ним транзисторы с оборванной базой.
При небольших напряжениях и нагрузках это не критично, и длится недолго. А вот если транзистор работает с высоким коллекторным напряжением, да еще и при повышенной температуре, такой режим (при отсутствии сопротивления утечки базы) может привести к его пробою.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  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.