Определить значения [E_C] , при которых транзистор находится в насыщении

Предмет: Электроника
Раздел: Анализ работы транзистора в режиме насыщения

Условие задачи:

Определить значения  [E_C] , при которых транзистор находится в насыщении.

Дано:

• [U_{\text{Г}} = 5{,}2 \text{ В}]
• [R_{\text{Г}} = 1 \text{ кОм}]
• [R = 1{,}9 \text{ кОм}]
• [R_6 = 10 \text{ кОм}]
• [R_C = 100 \ \Omega]
• [E_6 = 1{,}3 \text{ В}]
• [h_{21} = 20]
• Напряжения насыщения:
  • [U_{БЭ,\text{нас}} = 0{,}7 \text{ В}]
  • [U_{КЭ,\text{нас}} = 0{,}2 \text{ В}]

Цель:

Найти [E_C], при котором транзистор работает в режиме насыщения.

Шаг 1: Найдём ток базы

Для режима насыщения необходимо, чтобы:

[I_C < h_{21} \cdot I_B]

Но мы будем исходить из условия насыщения и рассчитаем ток базы, чтобы найти минимально необходимое [E_C].

1.1. Найдём напряжение на базе [U_{Б}]

Цепь базы включает делитель напряжения из [R] и [R_6], подключённый к источнику [E_6 = 1{,}3 \text{ В}]:

 U_{Б} = E_6 \cdot \frac{R_6}{R + R_6} = 1{,}3 \cdot \frac{10}{1{,}9 + 10} = 1{,}3 \cdot \frac{10}{11{,}9} \approx 1{,}092 \text{ В} 

1.2. Найдём напряжение на эмиттере

Поскольку транзистор в насыщении:

 U_{Э} = U_{Б} - U_{БЭ,\text{нас}} = 1{,}092 - 0{,}7 = 0{,}392 \text{ В} 

1.3. Найдём ток эмиттера [I_E]

 I_E = \frac{U_{Э}}{R_E} = \frac{0{,}392}{100} = 3{,}92 \text{ мА} 

1.4. Приблизительно примем [I_C \approx I_E] (в насыщении [I_C \lesssim I_E])

 I_C \approx 3{,}92 \text{ мА} 

1.5. Найдём ток базы:

 I_B = \frac{I_C}{h_{21}} = \frac{3{,}92}{20} = 0{,}196 \text{ мА} 

Шаг 2: Найдём напряжение на входе базы

Для нахождения [E_C] нужно рассчитать, какое напряжение на коллекторе обеспечивает насыщение:

 U_{К} = U_{Э} + U_{КЭ,\text{нас}} = 0{,}392 + 0{,}2 = 0{,}592 \text{ В} 

Шаг 3: Найдём [E_C] по закону Ома для цепи коллектора:

 E_C = U_{К} + I_C \cdot R_C = 0{,}592 + 3{,}92 \cdot 10^{-3} \cdot 100 = 0{,}592 + 0{,}392 = 0{,}984 \text{ В} 

✅ Ответ:

 \boxed{E_C \geq 0{,}984 \text{ В}} 

Именно при таком напряжении транзистор будет находиться в режиме насыщения.