Hallo,
wat bedoelt men eigenlijk met een transistor in saturatie? De term wordt veel gebruikt in mijn cursussen, maar ik weet niet juist wat ze ermee bedoelen. Wat me wel opvalt is dat de Vce dan slechts een 0.2V bedraagt, terwijl die spanning veel groter kan/mag zijn. Iemand die het me kan uitleggen?
Alvast bedankt!
Charles
Op Sat, 22 Jan 2005 10:31:12 +0000, schreef Charles de Smurf:
Een transistor in saturatie (verzadiging) betekent dat 'ie helemaal openstaat - zeg maar net zoals een waterkraan die je compleet open hebt gedraaid. Een kleine verandering van de basisstroom resulteert dan niet meer in een verandering van de collectorstroom, en Vce is dan inderdaad hooguit een paar tiende volt.
Transistoren worden eigenlijk alleen opzettelijk in verzadiging gestuurd voor schakelfuncties, waarbij ze helemaal aan of helemaal uit moeten zijn.
Als je een transistor wilt laten versterken, mag 'ie juist niet in verzadiging gaan, en wil je dat de collectorstroom varieert afhankelijk van de basisstroom - zeg maar een kraan die je wat subtieler bedient in plaats van vol opendraaien.
Een transistor in verzadiging is echter ook traag, wat betekent dat 'ie er bij het afsluiten van de basisstroom aanzienlijk langer over doet om af te schakelen dan wanneer 'ie nog net niet in verzadiging staat(*)it komt doordat zich in verzadiging een overvloed aan ladingdragers in het basismateriaal bevindt, die eerst afgevoerd moeten worden. Eigenlijk gaat ook hier de vergelijking met een kraan een beetje op: wanneer je een kraan maximaal open hebt gedraaid, moet je 'm doorgaans een behoorlijk stuk terugdraaien voordat de waterstroom afneemt (al is de achterliggende oorzaak bepaald niet analoog).
*: Deze traagheid is bij schakelfuncties (bijv. TTL-poorten) vaak ook ongewenst, en daarom zijn in bijvoorbeeld Schottky-TTL (74S..., 74LS...) speciale dioden opgenomen in het ontwerp die voorkomen dat de transistoren volledig in verzadiging kunnen gaan.Ik hoop dat het zo een beetje duidelijk is.
Richard Rasker
-- Linetec Translation and Technology Services http://www.linetec.nl/
Dank u voor de uiteenzetting. Ik begrijp het nu veel beter. Er rest mij echter nog iets niet helemaal duidelijk: Hoe komt het dat een transistor die gebruikt wordt om te schakelen, zich vanzelf in saturatie zet? Of is dat het geval niet? Of zijn de weerstanden aan collector en emitter gewoon zodanig gekozen, dat de transistor of in saturatie is, of spert? Ik heb verschillende schakelingen gezien, bijvoorbeeld met een astabiele multivibrator, waarbij de uitgang met een weerstandje met de basis van een BJT wordt verbonden. De emitter wordt aan massa gelegd (bij een NPN), en de collector wordt aan de belasting (lampje) gehangen, welke met z'n andere klem aan de voedingsspanning ligt. Hoe komt het dat deze transistor zal satureren, of zal hij dat niet doen?
Transistor heeft een collector, een basis en een emitter. Normaal werkt een transistor versterkend. Dus de CE stroom is bijv 100x de stroom die door de basis loopt. Door je basis stroom nu gewoon 5x zoveel stroom te geven dan noodzakelijk zou zijn om iets op volledige voedingsspanning aan te sturen dan stuur je hem wel in saturation.
Als je belasting bijvoorbeeld 100mA (bij de volledige voedingspanning) nodig heeft, zou je bij een verstekingsfactor van 100x dus 1mA door de basis moeten sturen. Als je de stroom nu hoger maakt door de basisweerstands waarde lager te kiezen dan krijgt je belasting voldoende stroom en de volledige spanning.
Op Sat, 22 Jan 2005 13:27:27 +0000, schreef Charles de Smurf:
Dit is geheel afhankelijk van het ontwerp van de schakeling. Wanneer je wilt schakelen, wil je juist dat de transistor alleen maar helemaal open of helemaal dicht staat, en is het meestal ongewenst dat deze 'een beetje' open staat (je wilt immers ook geen lichtknopje dat 'half' contact maakt).
Hierbij is het van belang te weten dat een van de parameters van een transistor de stroomversterking is, ook wel aangeduid met Hfe; dit is de verhouding tussen de basisstroom en de collectorstroom. De Hfe is echter nauwelijks als vaste waarde te beschouwen; zo kan de ene BC547B een Hfe hebben van 250 (de gegarandeerde minimumwaarde), en de andere 400.
Wanneer je een transistor helemaal open wilt sturen, zorg je ervoor dat je zoveel stroom in de basis stuurt, dat de collector altijd de maximaal mogelijke stroom voert (meestal beperkt door een weerstand of andere belasting).
Stel, je hebt een BC547B met een Hfe van 400. Wanneer je de emitter aan massa legt en de collector met een weerstand 1K aan +10V, is de transistor volledig open bij een collectorstroom van bijna 10mA (dan bedraagt de spanning over de weerstand immers bijna 10V).
Hiervoor is een basisstroom vereist van 0,01 / 400 = 25uA. Prima, dus wanneer je 25 micro-ampère in de basis stuurt, is de transistor net helemaal open. Dit kan bijvoorbeeld door een weerstand van 400K tussen de basis en +10V te leggen.
Stel, de transistor gaat om een of andere reden kapot, en je vervangt 'm door een ander exemplaar - alleen blijkt die slechts een Hfe van 250 te hebben. Gevolg: de basisstroom is nog steeds 25uA, maar de collectorstroom is ineens nog maar 250 maal deze waarde, oftewel 6,25 mA Dit betekent dat de spanning over de 1K-weerstand ook nog maar 6,25 volt is, en de collector dus op 3,75 volt ligt in plaats van bijna 0 volt (de transistor is nu dus ook niet in verzadiging).
De remedie is simpel: stuur minstens iets van 0,1mA in de basis. Zelfs bij een Hfe van slechts 100 (ver onder de minimumwaarde voor een BC547B) zal de collector nog steeds netjes bijna 0 volt voeren bij 10mA stroom. Doordat je echter een veel grotere basisstroom instuurt dan nodig is om de feitelijke collectorstroom te bewerkstelligen, bevindt de transistor zich nu wel in verzadiging. Gebruik in bovenstaand voorbeeld dus geen weerstand van 400K om de basis aan te sturen vanuit 10V, maar hooguit 100K - en vaak wordt 'voor de zekerheid' een nog veel lagere waarde genomen.
Ja, bij deze configuratie zal de transistor die de belasting aanstuurt in verzadiging worden gestuurd - mits er maar voldoende stroom in de basis wordt gestuurd. Wanneer de lamp 1A trekt, en de transistor (geen BC547B meer, want die kan deze stroom niet aan!) heeft een Hfe van 50, moet je dus theoretisch 1 / 50 = 20mA in de basis sturen; in de praktijk kan dit voor de zekerheid beter 50mA of zelfs 100mA zijn, ook al omdat de lamp in koude toestand een aanzienlijk lagere weerstand heeft en dus meer stroom trekt.
Richard Rasker
-- Linetec Translation and Technology Services http://www.linetec.nl/
Ah, en dat versta ik nu ook.
Bedankt!
Een mooi, verhelderend voorbeeld,
nogmaals dank!
Charles
Kijk die heeft er verstand van en kan het nog goed uitleggen ook ! Complimenten !
-- Groeten Robert Oor registred linuxuser 361161
"Charles de Smurf" schreef in bericht news:QXpId.1501$ snipped-for-privacy@phobos.telenet-ops.be...
Als er geen basisstroom loopt, loopt er ook geen (Hfe versterkte) collectorstroom en is de Vce maximaal. Naarmate de basisstroom toeneemt, wordt de collectorstroom hoger, en valt er meer spanning over de belasting (weerstand of iets anders) en daalt de Vce. Er komt echter een moment dat de Vce niet verder daalt -> de transistor is dan in verzadiging (saturated).
-- Thanks, Frank. (remove 'q' and 'invalid' when replying by email)
Aha, da's ook nog een interessante verwoording.
Dank u!
ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.