Reja: 1 ebers-moll modeli haqida tushincha

EBERS-MOLL MODULI
Reja:
1 ebers-moll modeli haqida tushincha
2 To'liqlik uchun RCRCdagi kuchlanish
3hulosa

BJT ning yaxshi, funktsional modeli 4.5.14.5.1-rasmda ko'rsatilgan soddalashtirilgan Ebers-Moll modelidir. Bu baza-emitter birikmasini modellashtirish uchun ideal dioddan va kollektor-bazada joylashgan oqim bilan boshqariladigan oqim manbasidan foydalanadi. Ushbu model turli xil DC va past chastotali davrlar bilan yaxshi tahlil natijalariga erishish uchun etarli. Shuni yodda tutish kerakki, b b nafaqat qurilmadan qurilmaga, balki harorat, kollektor oqimi va kollektor-emitter kuchlanishining o'zgarishi bilan ham farq qiladi.

4.5.14.5.1-rasm: NPN BJT ning Ebers-Moll modeli.

Biz Ebers-Moll modelini doimiy to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish sxemalarida ishlatishimiz mumkin. BJT ni to'g'ri yo'naltirish uchun biz kollektor-bazani teskari yo'nalishli va asosiy emitentni oldinga yo'naltirishimiz kerak. Boshqacha qilib aytganda, VC>VB>VEVC>VB>VE. Bunga erishishning ko'plab usullari mavjud. Usullardan biri emitentni erga, oddiy to'g'ridan-to'g'ri to'g'ridan-to'g'ri manbani asosiy emitent zanjiriga va kollektorga bir oz yuqoriroq shahar manbaiga joylashtiradi. Misol 4.5.24.5.2-rasmda ko'rsatilgan.

4.5.24.5.2-rasm: Oddiy tayanch egilish sxemasi.
Ikki rezistor tranzistorning oqimlari va kuchlanishlarini cheklash uchun xizmat qiladi. Emitent erda joylashganligi sababli, umumiy nuqta, bu sxema umumiy emitent konfiguratsiyasiga ega deb tasniflanadi. Ko'p mumkin bo'lgan umumiy emitent sxemalari mavjud. Biz buni, xususan, asosiy tarafkashlik deb ataymiz.
Endi tranzistorni Ebers-Moll modeli bilan almashtiramiz. Natija, qo'shilgan kuchlanish polaritlari va oqim yo'nalishlari bilan 4.5.34.5.3-rasmda ko'rsatilgan.

4.5.34.5.3-rasm: EbersMoll modeli bilan asosiy chiziqli sxema.
Rezistorlar, quvvat manbalari va b uchun berilgan qiymatlarni hisobga olgan holda, barcha oqimlar va kuchlanishlar asosiy elektron tahlil usullari yordamida aniqlanishi mumkin. Asosiy g'oya ikkita halqa uchun KVL tenglamalarini yaratish va keyin Ohm qonuni yordamida kengaytirishdir. Biz tayanch-emitter pastadiridan boshlaymiz.
VBB=VRB+VBEVBB=IBRB+VBEIB=VBB−VBERB(4.5.1)(4.5.1)VBB=VRB+VBEVBB=IBRB+VBEIB=VBB−VBERB
Va kollektor-emitter tsikli uchun:
VCC=VRC+VCEVCC=ICRC+VCEVCE=VCC−ICRC(4.5.2)(4.5.2)VCC=VRC+VCEVCC=ICRC+VCEVCE=VCC−ICRC
ICICni olish uchun IC=bIBIC=bIB ekanligini eslang.
4.5.14.5.1-misol
VBB=10VBB=10 V, VCC=15VCC=15 V, RB=200RB=200 kŌ, RC=1RC=1 kŌ va b = 100 bo‘lsa, 4.5.24.5.2-rasmdagi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan aylanma oqimlari va qurilma kuchlanishlarini aniqlang. Transistorni kremniy deb hisoblang.
Birinchidan, asosiy oqimni toping. KVL RBRB dagi kuchlanish 9,3 volt ekanligini ta'kidlaydi.
IB=VBB−VBERBIB=VBB−VBERB
IB=10V−0,7V200kŌIB=10V−0,7V200kŌ
IB = 46,5 mkAIB = 46,5 mkA
Endi kollektor oqimini toping va Ohm qonuni va KVL bilan amal qiling.
IC=bIBIC=bIB
IC=100×46,5mAIC=100×46,5mA
IC=4,65mAIC=4,65mA
VCE=VCC−ICRCVCE=VCC−ICRC
VCE=15V−4,65mA×1kŌVCE=15V−4,65mA×1kŌ
VCE=10,35VVCE=10,35V
To'liqlik uchun RCRCdagi kuchlanish 4,65 volt, VCBVCB 9,65 volt va IEIE 4,6965 mA.
Oldingi misolda tahlilni boshlash joyi kollektor-emitter siklida emas, balki tayanch-emitter siklida ekanligini ko'rsatadi. Buning sababi shundaki, asosiy emitent zanjirida biz ma'lum potentsialga (taxminan 0,7 volt) ega bo'lgan to'g'ridan-to'g'ri tayanch-emitter birikmasiga egamiz. Bundan farqli o'laroq, kollektor-emitter kuchlanishi noma'lum, chunki u teskari yo'nalishli kollektor-tayanch birikmasini o'z ichiga oladi. Bu kuchlanish boshqa kontaktlarning zanglashiga olib keladigan elementlariga, xususan, kollektor rezistoriga va tegishli ta'minotga bog'liq bo'ladi.
4.5.14.5.1-misol sxemasini takomillashtirish uni ikkita quvvat manbai uchun emas, balki bitta quvvat manbai uchun qayta loyihalash bo'ladi. Buni qilish oson. Buning uchun asosiy oqimni o'zgarishsiz ushlab turish kerak. Agar u asl qiymatida qolsa, kollektor oqimi o'zgarmaydi va shuning uchun kollektor-emitter tsiklida hech narsa o'zgarmaydi. VBBVBB uchun 15 voltli manbadan foydalanish RBRB bo'ylab kuchlanish 14,3 voltgacha oshishini anglatadi. Ohm qonuni shundan dalolat beradiki, RBRB 14,3 volt bo'lishi kerak, 46,5 mkA yoki 307,5 ​​kŌ ga bo'linadi.
4.5.1: b o'zgaruvchanlik muammolari
4.5.24.5.2-rasmdagi sxemada asosiy muammo bor, ya'ni kollektor oqimi va kollektor-emitter kuchlanishining barqarorligi yo'q. Kelgusi boblarda ko'rib turganimizdek, ko'plab turdagi sxemalar uchun barqaror ishlashni ta'minlash uchun ushbu parametrlarni barqaror saqlash muhimdir. 2N3904 ma'lumotlar varag'ini tekshirishimiz natijasida ta'kidlaganimizdek, ma'lum bir ish nuqtasida b ning o'zgarishi juda katta bo'lishi mumkin. Agar biz harorat va boshqa omillar tufayli farqni qo'shsak, biz 10: 1 oralig'iga qaragan bo'lishimiz mumkin. Agar 4.5.14.5.1-misolni ikki baravar b b 200 bilan takrorlasak, asosiy emitent halqasi o'zgarmaydi, lekin kollektor oqimi ikki baravar 9,3 mA ga oshadi. Bu RCRC bo'ylab kuchlanishning pasayishini 9,3 voltgacha oshiradi, bu esa VCEVCE-ni 5,7 voltga tushirishga majbur qiladi. Odatda tranzistorlar ishlab chiqarishni hisobga olsak, ushbu sxema kollektor oqimlarini 4 mA dan 10 mA dan ortiq ko'rsatishi mumkin. Ba'zi ilovalarda oqimning bu o'zgarishiga chidash mumkin, ammo ularning hammasida emas. Misol uchun, LED RCRC bilan ketma-ket joylashtirilgan deylik. LEDning yorqinligi uning joriy darajasiga bog'liq bo'lganligi sababli, yorqinlik endi ishlatiladigan maxsus BJT ning b ga bog'liq bo'ladi. Agar bu o'xshash sxemalardan tashkil topgan kattaroq displeydagi bitta LED bo'lsa, ular o'rtasida yorug'lik notekis bo'lib, butun displeyning noaniq ko'rinishiga olib keladi.
Haqiqatan ham, agar ushbu sxema laboratoriyada qurilgan bo'lsa, quvvatni yoqqaningizdan so'ng, ampermetrda ICIC asta-sekin ko'tarilishini kuzatishingiz mumkin. Buning sababi, BJT quvvatni yo'qotganda isinishni boshlaydi. Ma'lumotlar varag'ida ta'kidlanganidek, b harorat oshishi bilan ortadi. IBIB qat'iy qiymat bo'lganligi sababli, bb ning har qanday ko'tarilishi ICIC ham oshishi kerakligini anglatadi. Bu kuchaygan oqim quvvat sarfi va haroratning yanada oshishiga olib keladi, bu esa bb va jarayon davrlarining yanada oshishiga olib keladi. Biz beixtiyor termal ijobiy geribildirim halqasini yaratdik. Agar nazorat qilinmasa, qurilmalar haddan tashqari qizib ketishi va nobud bo'lishi mumkin. Biz keyingi bobda yuqori barqarorlikka erishadigan egilish sxemalarini ko'rib chiqamiz.
Ushbu sxemaning yana bir qiziq tomoni bor. Ta'kidlanganidek, agar biz original BJTni yuqori bb bo'lgan boshqa birlik bilan almashtirsak, kollektor oqimi ko'tariladi. Agar buni yuqori va yuqori bb qiymatlarigacha davom ettirsak nima bo'ladi? Misol uchun, agar biz b ni 400 ga oshirsak (aniq, ancha yuqori), yangi kollektor oqimi 46,5 mkA ⋅⋅ 400 yoki 18,6 mA ga sakrab o'tadi. Ushbu qiymat bilan bog'liq "kichik" muammo mavjud. Ohm qonuni shuni ko'rsatadiki, bu oqim 1 kŌ RCRC bo'ylab 18,6 voltga tushishi mumkin, ammo bu mumkin emas, chunki VCCVCC atigi 15 volt. BJT qandaydir tarzda sehrli ravishda 3,6 voltli batareyaga aylantirilsa, "ishlashning" yagona usuli. Hech qanday ibodat yoki Santaga xatlar buni amalga oshirmaydi1.