トランジスタの消費電力を計算する方法は？

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回路（電流源）の次の簡単なCircuitLabスケッチを検討してください。

トランジスタ全体の消費電力の計算方法がわかりません。

私は電子工学の授業を受けており、メモには次の式があります（それが役立つかどうかはわかりません）：

P = P_{C E} + P_{B E} + P_{b a s e - r e s i s t o r}

$P = P_{CE} + P_{BE} + P_{base-resistor}$

したがって、消費電力は、コレクタとエミッタ間の消費電力、ベースとエミッタ間の消費電力、およびミステリー係数です。この例のトランジスタのβは50に設定されていることに注意してください。 $P_{base-resistor}$

私は全体的にかなり混乱しており、ここでのトランジスタに関する多くの質問は非常に役に立ちました。

transistors bjt

— デビッド・シュイナード
ソース

トランジスタの仕様では、Pc = Ic * Vce

— Arjob Mukherjee

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力は何かを「横切る」ものではありません。電力とは、何かの両端の電圧に電流を掛けたものです。ベースに流れ込む少量の電流は電力消費とは無関係なので、CE電圧とコレクタ電流を計算します。トランジスタによって消費される電力は、これら2つの積になります。

これを簡単に確認して、単純化した仮定を立てましょう。ゲインは無限であり、BEドロップは700 mVです。R1-R2分周器は、ベースを1.6 Vに設定します。つまり、エミッターは900 mVになります。したがって、R4はEおよびC電流を900 µAに設定します。Q1での最悪の消費電力は、コレクタが20 VになるようにR3が0の場合です。トランジスタを介して19.1 Vで900 µAの場合、17 mWを消費します。それは、SOT-23のような小さなケースであっても、指を置いたときに余分な暖かさに気付くのに十分ではありません。

— オリン・ラスロップ
ソース

ありがとう、オーリン。とてもありがたいことですが、今ではもっとはっきりしています。

— デビッドChouinard

この「原理」は、パワーエレクトロニクス用の大きなIGBTドライバにも拡張可能ですが、特定の電流での実効抵抗を考慮する必要があるコンポーネントのデータシートを読む必要があります。ダイオード、SCR、およびインダクタにも適用されます。実際、電圧降下や抵抗を引き起こすものは何でも。

— スプーン

「電力は、何かを横切る電圧とそれを通過する電流の積です」これは総電力であることに注意する必要がありますが、必ずしも消費電力ではなく、電圧と同相の電流の成分のみがエントロピーの増加に寄与しますシステム

— ラーシャー

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電力は、エネルギーが他のエネルギーに変換される割合です。電力は電圧と電流の積です：

P = V I

$P = VI$

通常、電気エネルギーを熱に変換しますが、コンポーネントを溶かしたくないため、電力に注意を払っています。

抵抗、トランジスタ、回路、またはワッフルの電力を計算するかどうかは関係ありませんが、電力は依然として電圧と電流の積です。

$V_{BE}$ $V_{CE}$

P = V_{B E} I_{B} + V_{C E} I_{C}

$P = V_{BE}I_B + V_{CE}I_C$

$I_B \ll I_C$

P \approx V_{C E} I_{C}

$P \approx V_{CE} I_{C}$

— フィル・フロスト
ソース

フィル、ありがとう。この仮定は、計算を単純化する上で大いに役立ちます。

— デビッドChouinard

また、トランジスタのβは50です。その値は小さいため、他の要因が重要になるほど重要であるかどうかはわかりません。

— デビッドシュイナード

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V_{B E}

$V_{BE}$

V_{C E}

$V_{CE}$

I_{C}

$I_C$

I_{B}

$I_B$

V \times I

$V \times I$

@lurscher理想的なコンデンサは熱くなりませんが、それはP = VIが偽であることを意味しません。力は仕事をする割合です。仕事が熱を発生する必要はありません（ただし、これは非常に一般的なケースであり、問題の対象であるトランジスタの場合に適用されます）

— Phil Frost

1

P_{s o u r c e} = P_{R 1} + P_{R 2} + P_{R 3} + P_{R 4} + P_{B J T}

$P_{source}=P_{R1}+P_{R2}+P_{R3}+P_{R4}+P_{BJT}$

I_{R 1} = I_{R 2} = \frac{V_{1}}{R_{1} + R_{2}} = 0.16 m A

$I_{R1}=I_{R2}=\frac{V_1}{R_1+R_2}=0.16mA$

ここで、R1とR2の電流を見つけます。ベースの電流は無視されます：

V_{R 4} + V_{B E} = V_{R 2} \to I_{R 3} = I_{R 4} = 0.9 m A

$V_{R4}+V_{BE}=V_{R2}\to I_{R3}=I_{R4}=0.9mA$

\sum_{R_{1}}^{R_{4}} R_{i} I_{i}^{2} = 12.11 m W

$\sum_{R_1}^{R_4}R_iI_i^2=12.11mW$

ソースが回路に与える電力は次のとおりです。

P_{s o u r c e} = I_{s o u r c e} V_{s o u r c e} = 21.2 m W

$P_{source}=I_{source}V_{source}=21.2mW$

上記の最初の関係を使用して、トランジスタの電力損失を見つけます。

P_{B J T} = 9.09 m W

$P_{BJT}=9.09mW$

— ゾーリッチ
ソース

R3の価値は？問題のステートメントに応じて変数です。

— フィズ

1

@Respawnedfluff 10k。

— ゾーリッヒ

1

これは、より大まかな答えですが、簡単に思い出すことができ、最初の近似として役立ちます。ここでは、NPNバイポーラ接合トランジスタの場合のみを扱います。PNPバイポーラ接合トランジスタの場合も同様です。

I_{E} = I_{C} = I .

$I_E = I_C = I.$

P = V_{C E} I .

$P = V_{CE} I.$

V_{C C}

$V_{CC}$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

V_{C E} = V_{C C} - R_{3} I - R_{4} I = V_{C C} - (R_{3} + R_{4}) I,

$V_{CE} = V_{CC} - R_3 I - R_4 I = V_{CC} - (R_3+R_4)I,$

P = (V_{C C} - (R_{3} + R_{4}) I) I .

$P = (V_{CC} - (R_3 + R_4)I) I.$

I = V_{C C} / 2 (R_{3} + R_{4}),

$I = V_{CC}/2(R_3+R_4),$

P^{*} = V_{C C}^{2} / 4 (R_{3} + R_{4}) .

$P^* = V_{CC}^2/4(R_3+R_4).$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

${1\over 4}$ $R_3$ $R_4$

$R_3$ $P^*$ $R_3=0$

P^{* *} = V_{C C}^{2} / 4 R_{4} = 100 m W,

$P^{**} = V_{CC}^2/4R_4 = 100mW,$

— MikeTeX
ソース