Wie arbeiten BJT-Transistoren im gesättigten Zustand?

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Folgendes weiß ich über NPN-BJTs (Bipolar Junction Transistors):

Der Basis-Emitter-Strom wird am Kollektor-Emitter HFE-mal verstärkt, so dass Ice = Ibe * HFE
Vbeist die Spannung zwischen Basis-Emitter und liegt, wie bei jeder Diode, normalerweise bei 0,65V. Ich erinnere mich aber nicht daran Vec.
Wenn Vbeniedriger als der Mindestschwellenwert ist, ist der Transistor offen und es fließt kein Strom durch einen seiner Kontakte. (okay, vielleicht ein paar µA Leckstrom, aber das ist nicht relevant)

Ich habe aber noch ein paar Fragen:

Wie funktioniert der Transistor, wenn er gesättigt ist ?
Ist es möglich, den Transistor in einem geöffneten Zustand zu halten, wenn er Vbenicht unter dem Schwellenwert liegt?

Außerdem können Sie (in Antworten) auf Fehler hinweisen, die ich in dieser Frage gemacht habe.

Verwandte Frage:

Es ist mir egal, wie ein Transistor funktioniert, wie bringe ich einen zum Laufen?

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— Denilson Sá Maia
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Related: electronics.stackexchange.com/questions/254880/… , electronics.stackexchange.com/questions/254391/…

— Incnis Mrsi

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Sättigung bedeutet einfach, dass eine Erhöhung des Basisstroms keine (oder nur sehr geringe) Erhöhung des Kollektorstroms zur Folge hat.

Die Sättigung tritt auf, wenn sowohl der BE- als auch der CB-Übergang in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind. Dies ist der niederohmige Ein-Zustand des Geräts. Die Eigenschaften des Transistors in allen Modi, einschließlich der Sättigung, können aus dem Ebers-Moll-Modell vorhergesagt werden.

— Leon Heller
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Warum? Quellen?

— Kortuk

Aber wenn sowohl BE als auch BC in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind ... muss der Basisstrom den Strom für Kollektor und Emitter liefern ... das ist Ib = Ic + Ie, also muss die Änderung der Basis die Änderung von Ic bewirken ... Wie die Basis isoliert wird (zumindest annähernd) von Collector in operration

— Wupadrasta Santosh

@Kortuk: Schau dir electronics.stackexchange.com/questions/254391/… an, bitte, es hängt zusammen.

— Incnis Mrsi

@IncnisMrsi - Ich freue mich, dass Sie teilen. Eigentlich habe ich versucht, Leon zu drängen, eine gründlichere Antwort mit Referenzen aufzunehmen. Es war zu einer Zeit gedacht, in der wir versuchten, die Antwortqualität zu verbessern.

— Kortuk

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$I_{CE}$ $I_{BE} \times h_{FE}$ $I_{CE} \lt I_{BE} \times h_{FE}$ $I_{BE} \gt I_{CE} \mathbin{/} h_{FE}$

Da der Kollektor eines NPN wie eine Stromsenke wirkt und der externe Stromkreis in der Sättigung nicht so viel Strom abgibt, wie er passieren könnte, wird die Kollektorspannung so niedrig wie möglich. Ein gesättigter Transistor hat normalerweise etwa 200 mV CE, aber das kann auch stark vom Design des Transistors und dem Strom abhängen.

Ein Artefakt der Sättigung ist, dass der Transistor langsam ausschaltet. Es gibt zusätzliche "unbenutzte" Ladungen in der Basis, deren Entleerung einige Zeit in Anspruch nimmt. Das ist nicht sehr wissenschaftlich und die Halbleiterphysik nur grob beschrieben, aber es ist ein Modell, das gut genug ist, um es als Erklärung erster Ordnung in Erinnerung zu behalten.

Interessant ist, dass der Kollektor eines gesättigten Transistors tatsächlich unter der Basisspannung liegt. Dies wird in der Schottky-Logik vorteilhaft genutzt. In den Transistor ist von der Basis bis zum Kollektor eine Schottky-Diode integriert. Wenn der Kollektor fast in Sättigung ist und auf Low-Pegel geht, stiehlt er den Basisstrom, wodurch der Transistor am Rand der Sättigung bleibt. Die Spannung im eingeschalteten Zustand ist etwas höher, da der Transistor nicht vollständig gesättigt ist. Der Vorteil ist, dass es den Ausschaltübergang schneller macht, da sich der Transistor im "linearen" Bereich anstatt in der Sättigung befindet.

— Olin Lathrop
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$h_{FE}$ $V_{CE}$ $V_{CEsat}$ $0.2\mathrm V$ $I_C$ $I_B h_{FE}$ $V_{CE}$ $V_{CEsat}$
Warum ist es Ihnen wichtig, dass Ihr BJT geöffnet ist, wenn kein Strom fließt? Es ist, als hätte man einen offenen Hahn ohne Wasser in der Leitung: D

— stef
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Warum kümmert es mich? Ich lerne und versuche zu verstehen, wie sie funktionieren. :)

— Denilson Sá Maia

Aus theoretischen Gründen: Da SAT bedeutet, dass beide Übergänge in Vorwärtsrichtung vorgespannt sind, wenn Sie die Spannungen B, C und E erzwingen, um eine solche Bedingung zu erreichen, und Sie keinen Strom erzwingen, haben Sie einen SAT-BJT ohne Strom Ich weiß, es hat keine Anwendung ..

— stef

-3

Der angeschlossene Emitterwiderstand bedeutet, dass der Transistor in die Sättigung geht, aber der Basiswiderstand und der Kollektorwiderstand bleiben gleich. Wenn Sie eine Schaltung zeichnen und den Basisstrom berechnen, erhalten Sie ein gutes Ergebnis.

— Samir Kumar Sethi
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