Jak obliczyć rozproszenie mocy w tranzystorze?

20

Rozważ ten prosty szkic obwodu CircuitLab (źródło prądu):

obwód

Nie jestem pewien, jak obliczyć rozproszenie mocy przez tranzystor.

Biorę zajęcia z elektroniki i mam następujące równanie w moich notatkach (nie jestem pewien, czy to pomaga):

P=PCE+PBE+Pbaseresistor

Tak więc rozpraszanie mocy to rozpraszanie mocy przez kolektor i emiter, rozpraszanie mocy przez bazę i emiter oraz tajemniczy czynnik . Zauważ, że β tranzystora w tym przykładzie ustawiono na 50.Pbaseresistor

Jestem ogólnie zdezorientowany i wiele pytań tutaj dotyczących tranzystorów było bardzo pomocnych.

David Chouinard
źródło
Cóż, specyfikacja tranzystora określa to jako Pc = Ic * Vce
Arjob Mukherjee

Odpowiedzi:

26

Moc nie jest czymś „w poprzek”. Moc to napięcie w poprzek czegoś razy prąd przez nie. Ponieważ niewielka ilość prądu wpływającego do bazy nie ma znaczenia w rozpraszaniu mocy, oblicz napięcie CE i prąd kolektora. Moc rozpraszana przez tranzystor będzie iloczynem tych dwóch.

Pośpieszmy się, robiąc pewne uproszczenia. Powiemy, że wzmocnienie jest nieskończone, a spadek BE wynosi 700 mV. Dzielnik R1-R2 ustawia podstawę na 1,6 V, co oznacza, że ​​emiter jest na 900 mV. R4 ustawia zatem prąd E i C na 900 µA. W najgorszym przypadku rozproszenie mocy w Q1 ma miejsce, gdy R3 wynosi 0, tak że kolektor ma 20 V. Z 19,1 V przez tranzystor i 900 µA przez niego, rozprasza on 17 mW. To nie wystarczy, aby zauważyć dodatkowe ciepło, gdy kładziesz na nim palec, nawet w przypadku małej skrzynki, takiej jak SOT-23.

Olin Lathrop
źródło
Dziękuję Olin. Bardzo doceniane, teraz jest o wiele wyraźniejsze.
David Chouinard
Ta „zasada” jest również skalowalna do dużych sterowników IGBT dla elektroniki mocy, ale trzeba przeczytać karty katalogowe komponentów, w których należy wziąć pod uwagę efektywną rezystancję przy poszczególnych prądach. Dotyczy to również diod, SCR i induktorów. W rzeczywistości wszystko, co powoduje spadek napięcia lub rezystancję.
Łyżka
„Moc to napięcie w jakimś czasie razy prąd przez nią przepływy” Należy zadbać o to, aby była to całkowita energia elektryczna, ale niekoniecznie energia rozproszona , tylko składnik prądu, który jest w fazie z napięciem, przyczynia się do wzrostu entropii w system
lurscher
11

Moc to szybkość, z jaką energia jest przekształcana w jakąś inną energię. Energia elektryczna jest iloczynem napięcia i prądu :

P=VI

Zwykle przekształcamy energię elektryczną w ciepło i zależy nam na mocy, ponieważ nie chcemy stopić naszych komponentów.

Nie ma znaczenia, czy chcesz obliczyć moc w rezystorze, tranzystorze, obwodzie lub waflu, moc jest nadal iloczynem napięcia i prądu.

VBEVCE

P=VBEIB+VCEIC

IBIC

PVCEIC
Phil Frost
źródło
Dzięki, Phil, to jest pomocne. To założenie znacznie ułatwia uproszczenie obliczeń.
David Chouinard
Również β tranzystora wynosi 50. Ponieważ ta wartość jest niewielka, nie jestem pewien, czy powoduje to, że inne czynniki na tyle istotne, aby były ważne.
David Chouinard
2
VBEVCEICIB
V×I
@lurscher Masz rację, idealny kondensator nie nagrzewa się, ale to nie znaczy, że P = VI jest fałszywe. Moc to szybkość wykonywania pracy: nie ma wymogu, aby praca przechodziła w wytwarzanie ciepła (chociaż jest to bardzo częsty przypadek i taki, który ma zastosowanie w przypadku tranzystorów, temat pytania)
Phil Frost
1

Psource=PR1+PR2+PR3+PR4+PBJT
IR1=IR2=V1R1+R2=0.16mA

Teraz znajdujemy prąd R1 i R2. Prąd bazy jest zaniedbywany:

VR4+VBE=VR2IR3=IR4=0.9mA

R1R4RiIi2=12.11mW

Moc, którą źródło przekazuje do obwodu, to:

Psource=IsourceVsource=21.2mW

Teraz znajdujemy rozpraszanie mocy w tranzystorze na podstawie pierwszej zależności powyżej:

PBJT=9.09mW
Zorich
źródło
Dla jakiej wartości R3? Jest zmienna zgodnie z opisem problemu.
Fizz,
1
@Respawnedfluff 10k.
Zorich,
1

Oto odpowiedź, która jest bardziej szorstka, ale łatwa do przypomnienia i przydatna jako pierwsze przybliżenie. Zajmuje się tylko przypadkiem bipolarnego tranzystora złącza NPN; podobnie jest w przypadku tranzystorów bipolarnych PNP.

IE=IC=I.

P=VCEI.
VCCR3R4

VCE=VCCR3IR4I=VCC(R3+R4)I,
P=(VCC(R3+R4)I)I.
I=VCC/2(R3+R4),
P=VCC2/4(R3+R4).
R3R4

14R3R4

R3PR3=0

P=VCC2/4R4=100mW,
MikeTeX
źródło