なぜトランジスタが切り替わらないのですか？

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私は教科書から例を読んでいた。この回路について、著者は、R3が100オーム未満の場合、Q3は切り替わらないと主張しています。「理由」を理解できませんでした。しかし、著者が正しいことをLTSpiceで確認しました。彼はその理由を説明していません。

Q2がオンのときにR3がゼロに近いと言えば、なぜQ3もオンにならないのでしょうか？

transistors switches bjt

— user16307
ソース

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この例の研究と分析に苦労しているようですが、それは何も悪いことではありません。

— ダニエルトーク

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Q3のスイッチをオンにするには、ベースとエミッタ間の電圧降下が約0.6 Vである必要があります。つまり、R3で同じ電圧を降下させる必要があります。つまり、R3を流れる電流は少なくともI3 = 0.6V / R3 。

R3を流れる電流が少ない場合、R3での電圧降下はQ3の最小電圧降下より小さく、Q3はオフのままです。

R3 = 100Ωの場合、必要な電流I3は6 mAです。ただし、この回路では、R3とQ3の両方を流れる電流もR2によって制限されます。6mAの電流は、R2を超える19.8 Vの電圧降下をもたらし、15 V電源では不可能です。
Q2が飽和し、約14 Vの場合、R2で可能な最大の電圧降下が発生します。これにより、最大可能電流は約14 V / 3.3kΩ= 4.2 mAになります。

— CL。
ソース

「これは、同じ電圧をR3でドロップする必要があることを意味します」、なぜ同じ電圧をドロップしなければならないのですか？それはkirchoff eqだからですか？

— user16307

ただし、R3が小さすぎると、電流が大きくなり、エミッタのベース電圧のバランスをとるために0.7ボルトが発生する可能性があります。im混乱..

— user16307

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@jjuserjr Q3をオンにするかどうかを大まかに確認する簡単な方法は、R3〜0の場合、Q3がエミッタとベースで同様の電圧レベルになることを確認することですが、pnpであるため、エミッタは伝導を開始するためのベースよりも低い可能性。それらが同様の可能性がある場合、Q3はオフになります。

— user13267

R3の両端とQ3のベース/エミッタは直接接続されているため、これらのポイントは常に同じ電圧になります。R2では許可されていないため、R3 を流れる電流を大きくすることはできません。

— CL。

@ user13267「pnpであるため、エミッタは伝導を開始するためにベースよりも低い電位にある必要があります。」と、エミッタがベースよりも高い電位にあることを意味すると思います。

— ディーパック

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が十分に大きい場合、PNPトランジスタがオンになります。あなたが作るとき小さすぎて、それがオンにするために、トランジスタのEB接合の両端に十分な電圧がありません。 $V_{EB}$ $R_3$

$V_{EB}$ $R_3$ $R_2$ $R_3$ $Q_3$

V_{E B} \approx \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \cdot 15 V \approx \frac{R_{3}}{R_{2}} \cdot 15 V

$V_{EB} \approx \frac{R_3}{R_2 + R_3} \cdot \text{15 V} \approx \frac{R_3}{R_2} \cdot \text{15 V}$

R_{3} << R_{2}

$R_3 << R_2$

R_{3} / R_{2}

$R_3 / R_2$

— グレッグ・デオン
ソース

ただし、R3が小さすぎると、電流が大きくなり、0.7ボルトを生成してエミッターのベース電圧のバランスをとることができます。よくわかりません。

— user16307

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en.wikipedia.org/wiki/Voltage_dividerを読んで、電流が増加しても電圧が増加しない理由を理解してください。

— グレッグデー

いいえ、基本的にpnpトランジスタは両端の電圧降下を適切に調整する必要があるということですか？だから、それはそれがそれを調節するべき抵抗です。なぜ規制できないのですか？また、R3の電流を調整する場合は、小さいものを増やす必要があります。私もそう思っていました。

— user16307

ここでは、トランジスタを通過するのではなく、抵抗（R3）を流れる電流について説明します。後者の（電流）はトランジスタをオンにする役割のみを果たします。R3が低すぎる場合、ベースにトランジスタをオンにするのに十分な電圧がありません。トランジスタを流れる電流は、R3ではなくR2によって与えられます。

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また、グレッグの答えに関しては、R3 /（R2 + R3）をR3 / R2として近似することは、特にQ3が実際に飽和するようにこの分周器を設計する場合、あまり役に立ちません。

— フィズ

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R3に対するQ3のターンオン動作について混乱しているため、本質的な抵抗分割器（R3およびR2）とQ3のベースエミッタジャンクションのみで構成される等価回路を検討してください。

ここでは、R3を0から1Kまでの時間で変化させています。BEダイオードは、R3の150オームに相当する約0.65Vで回転します。これは、15V * 150 /（3300 + 150）= 0.65Vと簡単に確認できます。

オンになっているダイオードを流れる電流は、両端の電圧によって指数関数的に変化するため（ショックレーの方程式）、ここでの電流はR2によって制限されるため、ダイオードがオンになるとBE電圧はほぼ一定になります。ジャンクションがオンになると、Vbeは実際には（R2によって課せられる）上限のあるダイオード電流で対数的に変化します。V（BE）曲線（赤いトレース）は、ダイオード電流との対数関係のために、I（BE）電流（マゼンタ）よりも急峻になっていることに注意してください。

ダイオードがオンになる前のBE電圧は、R2との抵抗分割器にすぎないため、R3の線形関数です。また、ターンオンポイントはR2の値のR3 = 4.5％程度であるため、ダイオードがオンになる前でもI（R2）は大きく変化しません。しかし、I（R2）の別のプロット[下のペイン]では、ダイオードのターンオンポイントを過ぎて「さらに一定」であることがわかります。したがって、BE接合が実際にオンになると、Vbeが一定である（したがって、ここではI（R2）も一定である）という通常の仮定が検証されます。それまでは、Vbeが何であるかについての制限はありません。ダイオードがオフのときのR3の値にのみ依存します。

— フィズ
ソース

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ダイオードの両端の電圧と流れる電流を考慮してください。以下は、古いゲルマニウムダイオード（1N34A）とシリコンダイオード（1N914）の曲線です。

シリコンダイオード（1N914）に集中します。両端に0.6ボルトの電流は約0.6mAです。次に、その電圧を0.4ボルトに下げます。電流は10 uAに低下し、0.2ボルトで電流は約100 nAになります。

現在、BJTのベースエミッタ接合は順方向バイアスダイオードです。順方向バイアスは、両端にかける電圧から発生し、通常はバイアス抵抗を介して行われます。回路では、R2と電源電圧によって、ベースとR3に共同で流れることができる電流が定義されます。

R2は、現在のまともな量を供給するときは、上にあるので、それのほとんどは、ベース・エミッタ接合を通して流れることダイオード曲線の一部とそのダイオード曲線の一部はR3よりもはるかに小さい動的抵抗を有します。ベース-エミッタ間電圧が低下すると、その動的抵抗が高くなり、R3がR2からの電流のほとんどが流れる「パス」になり始めます。

動的抵抗は、印加電圧の小さな変化を電流の変化で割ったものです。上記のダイオードグラフを見て、いくつかのポイントを選択できます。

0.60ボルトでは、電流はおそらく600 uA
0.62ボルトでは、電流は約1000 uAです

動的抵抗は20mV / 200uA = 100オームです

0.40ボルトでは、電流は約10 uA
0.42ボルトでは、電流は約11 uA

動的抵抗は20mV / 1uA = 20kΩです。

したがって、R3が低下すると、ベースエミッタ接合よりも支配的になり、接合電流が急速に低下します。トランジスタの動作を電流ゲインのあるデバイスに近づけることができるとすると、R3を特定のポイントよりも低くすると、コレクタ電流が急速に低下し、事実上、トランジスタはオフになったと見なされます。

— アンディ別名
ソース

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トランジスタが導通を開始するには、約0.7v VBEが必要です。そこでシミュレーターの利点があるので、異なるR2 / R3値で実験し、R3で発生する電圧と、トランジスターがオンになるかどうかを調べます。

なぜそれが0.7Vだ、あなたは半導体物理学が必要です！

— Neil_UK
ソース

私はaristotalianロジックを使用することで、オフの動作を理解できると思った。そうで..「これは上でこのターンを超えた場合に、」

— user16307

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まあ、私はすべての複雑な答えが与えられたと思いますが、私の2セントのために：150オーム以下のものは、ベースとエミッタの接合を「短絡」させます

— bomber8013
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