Schottky-Transistor, nicht sicher, ob ich es verstehe?

31

Also habe ich mein Buch über digitale Computerelektronik durchgesehen und bin zu diesem Thema gekommen ... Es scheint so einfach zu sein und ich verstehe den "Sinn" davon, aber ich bin nicht sicher, ob ich genau verstehe, wie es funktioniert .

"In einem Schottky-Transistor leitet die Schottky-Diode Strom von der Basis in den Kollektor, bevor der Transistor in die Sättigung geht."

Ich denke, dieser Teil verwirrt mich oben ^^^

http://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_transistor

Soweit ich weiß, hat die Schottky-Diode eine Durchlassspannung von 0,25 V ... Also nimmt sie 0,25 V aus der Eingangsleitung (von links auf dem Bild) und steckt DAS in den Kollektor ... Also ' lch brauche nur weniger Zeit zum Umschalten ... Weil in der Basis 0,25 V weniger anliegen? Oder fügt man dem Kollektor 0,25 V hinzu, damit beim Einschalten des Transistors bereits ein wenig durch ihn fließt (da 0,25 V nicht ausreichen, um im ausgeschalteten Zustand tatsächlich zu fließen?)? Wikipedia Eintrag ist verwirrend. Ich fühle mich ziemlich dumm, eine so einfache Frage zu stellen, lol.

Bildbeschreibung hier eingeben

transistors schottky szalski
quelle
2
Sie müssen Ihre Vorstellungen von Spannung und Strom sortieren (Spannung fließt nicht). Bei Einheiten wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden. Das Symbol für Volt ist V (Großbuchstaben).
Starblue
Eine Hürde, über die ich springen musste, um Schottky-Transistoren zu verstehen, ist, dass der Unterschied zwischen der Kollektor-Emitter-Spannung geringer ist als die Basis-Emitter-Spannung in einem gesättigten Transistor. ( , verglichen mit V b e ≤ 0,6 V , genauere Werte finden Sie im Datenblatt.) Auf diese Weise gelingt es der Schottky-Diode, immer vorwärts vorgespannt zu werden. Vce≈0,2VVbe≈0,6V
Phil Frost
1
@starblue, Nur um sicherzustellen, dass OP die richtigen Gewohnheiten hat, werde ich klarstellen, dass das Symbol für Volt ein "V" in Großbuchstaben ist, das Wort volt selbst jedoch nicht in Großbuchstaben geschrieben wird.
Das Photon
@The Photon Ja, tut mir leid, es zeigt, dass ich kein Muttersprachler bin.
Starblue
1
@starblue, viele englische Muttersprachler verstehen das auch falsch.
Das Photon

Antworten:

20

Was passiert ist:

Wenn die Basisspannung ansteigt, beginnt der Transistor einzuschalten und seine Kollektorspannung fällt ab (vorausgesetzt, er hat einen Kollektorwiderstand oder ein ähnliches Strombegrenzungselement).

Normalerweise beträgt die Sättigungsspannung eines typischen Bipolartransistors etwa 200 mV oder weniger. Wenn die Kollektorspannung Vce unter Vbe - Vschottky abfällt, beginnt der Schottky zu leiten (jetzt in Durchlassrichtung vorgespannt) und der Basisstrom beginnt, durch ihn in den Kollektor zu fließen. Dies "stiehlt" Strom von der Basis, wodurch verhindert wird, dass der Transistor mehr einschaltet und der Kollektor seine Sättigungsspannung erreicht.
Das System wird einen Gleichgewichtszustand erreichen, da der Transistor nicht mehr einschalten kann, ohne dass der Basisstrom abfällt (man könnte es als eine Form von negativer Rückkopplung sehen) und sich gerade um Vbe-Vschotkky (z. B. ~ 700 mV-450 mV) einpendelt im Gegensatz zu ~ 200mV)

Zur Verdeutlichung lautet die Formel für Vce:

Vce = Vbe - Vschottky

Wenn wir diese Schaltung haben und eine Rampenspannung von 0-2V anlegen:

Schottky-Transistor

Wir erhalten folgende Simulationsergebnisse:

Schottky Transistor Sim

Beachten Sie, dass bei einem VcollectorAbfall unter ~ 700 mV der Schottky zu leiten beginnt und die Kollektorspannung bei ca. 650 mV abfällt.

Wenn wir den Schottky entfernen, dann:

Simulation ohne Schottky

Wir können sehen, dass der Kollektor bis auf 89 mV abfällt (ich habe den Cursor verwendet, da es in der Grafik schwer zu erkennen ist)

Oli Glaser
quelle
Diese Art macht Sinn ... aber ich glaube, ich verstehe nicht, was Sie meinen, wenn der Transistor "ein" geht, fällt die Kollektorspannung, wenn der Transistor "ein" ist, sollte nicht viel Spannung fließen durch den Sammler durch den Emitter? Es sei denn, ich verstehe nicht, wie ein Transistor funktioniert ... aber lässt eine an die Basis angelegte Spannung den Strom durch den Kollektor und aus dem Emitter heraus fließen? Ich vermute, es verwirrt mich, dass wenn der Transistor "an" ist, warum die Spannung am Kollektor niedriger ist?
2
Siehe @ starblues Kommentar zu diesem Punkt - Spannung fließt nicht, es ist ein Potentialunterschied zwischen zwei Punkten. Es ist der Strom, der ansteigt, wenn der Transistor einschaltet. Für eine schnelle Wasseranalogie; Denken Sie an eine Batterie wie die Pumpe, den Druck, unter dem sie die Spannung erzeugt, und das Wasser, das durch die Rohre fließt, den Strom. Der Transistor wirkt ein bisschen wie ein Ventil in der Leitung, um den Strom zu steuern. Ich würde mir vielleicht ein grundlegendes elektronisches Buch schnappen (Practical Electronics for Inventors ist ziemlich gut) und die ersten Kapitel durcharbeiten, um dann darauf zurückzukommen.
Oli Glaser
1
Aus der Wasseranalogie folgt: Der Widerstand R2 ist wie eine Verengung im Rohr, die eine Druckdifferenz (Spannung) erzeugt. Wenn der Transistor öffnet / schließt, nimmt die Druckdifferenz über ihm zu / ab. Wenn der Transistor geschlossen ist, ist der Druck / die Spannung am höchsten (er würde den vollen Pumpendruck haben, da kein Wasser fließt). Wenn der Transistor öffnet und Wasser / Strom fließt, sinkt der Druck / die Spannung über ihm, also der Druck / Spannung an der Verbindungsstelle von R2 und dem Transistor fällt ab. Tut mir leid, wenn Sie das mehr verwirrt, nur um ein raues Bild zu malen.
Oli Glaser
Ich denke, dass das Sinn macht, wenn der Transistor geschlossen ist, baut sich ein Bündel von "Backpressure" (Gegendruck) auf, auch bekannt als VOltage, und sobald er sich öffnet, wird der Druck (Spannung) freigegeben, bis er auf 0,2 V abfällt oder welches Minimum er auch trifft. richtig?
Schnelle Frage aber .... da 12V am Kollektor des Transistors ist, wenn er ausgeschaltet ist ..... heizt dies den Transistor überhaupt auf ... oder weil er keinen Strom empfängt, denke ich, ist das egal?
23

Olis Antwort ist gut in Bezug auf die Mechanik des Geschehens: Ohne die Diode fällt der Transistor Vce unter Vbe, wenn der Basisstrom den Transistor härter einschaltet, bis der Transistor bei Vce = 0,2 oder sogar 0,05 V gesättigt ist.

Und wenn die Diode vorhanden ist, beginnt die Diode, wenn Vce unter etwa 0,45 V (0,7 V minus der Durchlassspannung der Diode von 0,25 V) abfällt, den Basisstrom zu stehlen, wodurch verhindert wird, dass der Transistor gesättigt wird. (Ich bin nicht sicher, warum Oli sagt, dass dies bei Vce = 0,7 V auftritt, vielleicht verwendete er eine "ideale Diode" in seiner Simulation).

Was aber fehlt, ist das Warum:

Wenn ein Transistor gesättigt ist, ist der Basisbereich mit zusätzlichen Ladungsträgern und praktisch keinem Kollektorpotential (Vce nahe 0) überflutet, um sie aus der Basis herauszuziehen. Wenn Sie also den Basisstrom abschalten, bleibt der Transistor vor dem Ausschalten eine nennenswerte Zeit lang leitend.

Wenn auf diese Weise eine Sättigung verhindert wird (durch Entfernen des überschüssigen Basisstroms), kann das Gerät schneller ausgeschaltet werden, ohne dass die Einschaltzeit beeinträchtigt wird.

Durch Hinzufügen dieses Hacks zur 74er-Logik konnte die Geschwindigkeit (74S) bei gleicher Leistung verdreifacht oder die Leistung (74LS) bei gleicher Leistung erheblich gesenkt werden.

Brian Drummond
quelle
Ich sagte, dies tritt bei etwa 0,7 V auf, da dies in etwa der Basis-Emitter-Abfall eines Bipolartransistors ist. Die Durchlassspannung der Schottky-Diode ist bei niedrigen Strompegeln wie in meiner Simulation winzig und fügt daher fast nichts hinzu (wenn der Basiswiderstand niedriger wäre, würde sie bei einer niedrigeren Spannung wie den von Ihnen erwähnten 0,45 V auftreten). Sie können dies in der Simulation in meiner Antwort sehen (die Diode beginnt bei etwa 0,7 V einzuschalten).
Oli Glaser
Okay, also für winzige Überströme wird Vschottky viel weniger als 0,25 V sein. Aber dann ist Vbe eher 0,6 V für ausreichend kleine Ströme. Die Form der Gleichung ist jedoch immer noch Vce = Vbe-Vschottky und tendiert zu 0,4 V, wenn der Eingangsstrom zunimmt.
Brian Drummond
Ja, ich habe dies im zweiten Absatz erwähnt, "wenn die Kollektorspannung unter Vbase - Vschottky abfällt" (es sollte eigentlich Vbase-Emitter sein, aber Masse ist impliziert). Obwohl es nicht als Formel dargestellt wurde, hätte ich es vielleicht machen sollen das klarer.
Oli Glaser
Okay, ich habe meine Antwort bearbeitet, um Klarstellungen zu erhalten.
Oli Glaser
Hier eine Frage: Wie ist es anders, wenn die Schottky-Diode dort ist, als wenn die Basis direkt mit dem Kollektor verbunden wird? Wenn Sie das tun, wäre V_ce immer ungefähr 0,6-0,7 V, was auch den Transistor im aktiven Bereich hält.