Меню

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Для чего нужен токоограничивающий резистор в базе транзистора? Читали предыдущую статью? Если да, то это очень хорошо, если нет, срочно читайте, иначе не поймёте о чем речь в этой статье.

Для чего ставят резистор в базу

Итак, у некоторых возникли непонятки с резистором, который цепляется к базе транзистора. Вроде бы понятно, что он ограничивает силу тока, но непонятно зачем. Давайте вспомним нашу картинку с предыдущей статьи:

токоограничивающий резистор

Видите резистор на 500 Ом? Что он там делает и для чего нужен, мы с вами разберем в этой статье.

Итак, у нас есть всеми нами любимый и знакомый транзистор КТ815Б – классика Советского Союза ;-)

транзистор кт815б

Вспоминаем его цоколевку (расположение выводов):

цоколевка кт815б

Включение транзистора в схему с ОЭ (Общим Эмиттером) будет выглядеть приблизительно вот так:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Как вы видите, в этой схеме мы подключали также лампочку и источник тока к коллектору-эмиттеру.

Откинем пока что лампу и источник Bat2 и просто цепляемся крокодилами от Блока питания на выводы базы и эмиттера:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Плюс от блока питания на базу, а минус на эмиттер.

Теперь давайте будем увеличивать напряжение от нуля и до какого-то значения. Итак, кручу крутилку до 0,6 В и только тогда амперметр на блоке питания показал 10 мА:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Кручу дальше и получаю следующие результаты (слева-направо):

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Дальше добавлять напряжение страшновато, так как транзистор становится горячим. Кстати, первый подопытный транзистор скончался, испустив белый дым, под напряжением в 1,5 В. Слишком резко крутанул крутилку).

Давайте построим график по нашим точкам, или как говорится в народе, Вольт амперную характеристику (ВАХ):

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Чуток коряво конечно, но смысл уловить можно.

Среди профи-электронщиков этот график называется входной характеристикой биполярного транзистора, при нулевом напряжении на коллектор-эмиттере.

Как вы помните, транзистор можно схематически представить, как два диода, соединенные или анодами, или катодами (кто не помнит, читаем эту статью). В нашем случае транзистор КТ815Б является транзистором NPN, следовательно, его можно представить  вот так:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Так что это получается? Мы  подавали напряжение на диод? Ну да, все верно)

 Так вот, для диода ВАХ будет выглядеть как-то вот так:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Что тут можно увидеть? Подавая напряжение на диод в прямом включении (на анод плюс, на катод – минус), мы видим, что через диод ток начинает течь только тогда, когда напряжение становится больше, чем 0,5 В. Далее подавая напряжение на диод чуточку больше, сила тока через диод возрастает непропорционально. Напряжения добавили чуть-чуть, а сила тока стала в разы больше.

Так как переход база-эмиттер – это что ни на есть самый простой диод, то следовательно, малое изменение напряжения в плюс вызовет большое изменение силы тока. Настолько большое, что транзистор можно сгореть! Для нашего подопечного максимально допустимый постоянный ток базы составляет 0,5 А. Я же выжал 0,7 А, но транзистор за эти пару секунд чуть не вскипел.

Что же это получается? Если напряжение изменится в плюс даже на каких-то десятки Вольт, то транзистор сгорит? Да, все именно так. Но как нам теперь быть? Неужели придется использовать высокостабильный блок питания?

Но выход есть проще некуда, и называется он  токоограничивающий резистор.

Давайте проведем два небольших опыта. Для этого к базе цепляем резистор на 10 Ом:

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Смотрим теперь на показания блока питания (слево-направо):

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Строим график по полученным точкам:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Сравниваем с графиком без резистора:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Обратите внимание на вертикальную шкалу силы тока базы (Iбазы). При одном вольте на графике без резистора базовый ток был уже почти 0,7 А!  А с резистором на 10 Ом базовый при 1 В уже был каких-то 0,02 А. Чувствуете разницу?

Почему же так все получилось? Дело в том, что на резисторе «осело» лишнее напряжение. Досконально это схема будет выглядеть вот таким образом:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

По цепи, которую я отметил красными проводками, течёт электрический ток. Нагрузкой для электрического тока является резистор и диод транзистора. А так как они соединены последовательно, то вспоминая статью Делитель напряжения можно сказать, что и на диоде транзистора и на резисторе R падает напряжение. А сумма этих напряжений равняется напряжению батареи Bat. В данном случае вместо батареи я использовал блок питания.  То есть можно записать, что

UBat = UR + Uбаза-эмиттер

Проверяем, так ли оно на самом деле?

В нашем случае используем тот же самый резистор на 10 Ом. Выставляем на блоке питания напряжение 1 В.

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Видим, что сила тока, протекающая по цепи равна 20 мА. 

Итак, замеряем падение напряжения на резисторе:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

А теперь падение напряжения на базе-эмиттере:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Итого: 0,32 + 0,74 = 1,06 В

0,06 В спишем на погрешность вольтметра блока питания).

Ну как, теперь понятно, почему всё так происходит?

Небольшое лирическое отступление. Так как резистор рассчитан на определенную мощность, нужно таким образом подбирать резистор, чтобы он не колыхнул ярким пламенем. Какая же мощность сейчас в данный момент рассеивается на резисторе? Так как в нашем случае нагрузки подцеплены последовательно (резистор и диод транзистора), сила тока, проходящая через каждую нагрузку везде будет одинаковой. Значит, резистор в данный момент рассеивает мощность, равную

P = IU = 0,02х0,32 = 0,0064 Вт.

Мой резистор рассчитан максимум на 0,25 Вт, значит все гуд.  Если на резисторе будет рассеиваться мощность больше, чем 0,25 Вт, то резистор сгорит. Имейте это ввиду, когда будете проектировать свои электронные поделки.  

А что будет, если взять резистор еще больше по номиналу? Давайте попробуем. Возьмем резистор на 100 Ом:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

И проводим аналогичный опыт. Вот наши показания (слева-направо):

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Токоограничивающий резистор в базе транзистораТокоограничивающий резистор в базе транзистора

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Строим по ним график:

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Заключение

Из всего выше сказанного, показанного и написанного делаем простые и не очень выводы:

1) Резистор в базе используется для того, чтобы плавно регулировать силу тока в базе, а также для ограничения силы тока, которая может спалить транзистор. Для чего нам плавно регулировать ток базы, мы с вами еще обсудим.

2) Чем больше номинал резистора, тем больше станет диапазон напряжения для регулировки силы тока в базе, тем самым можно плавнее регулировать этот самый ток.

На рисунке (художник из меня так себе) мы видим резистор, который качается на качелях, прикрепленных к графику входной характеристики транзистора  ну и следовательно, чем больше его номинал, тем больше он прогибает график))).

Токоограничивающий резистор в базе транзистора

Продолжение——->

<——-Предыдущая статья



Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.