Почему два последовательно соединенных диода не могут работать как BJT?
Другая форма вопроса: сделает ли соединение двух диодов проводами (pn-np) транзисторный эквивалент?
Я читал, что они не эквивалентны, но почему?
Я считаю, что вы были вынуждены задать этот вопрос из-за чего-то вроде этой картины:
Это стандартная практика преподавания основ BJT, но она может сбить с толку тех, кто не знаком с теорией полупроводников в деталях.
Чтобы ответить на ваш вопрос на приемлемом уровне, я должен предположить, что вы знакомы с принципами работы PN диода. Эта ссылка содержит подробное обсуждение PN-переходов.
Ответ касается NPN-транзистора, но он также применим к PNP-транзисторам после соответствующего изменения полярности.
NPN в форвард-активном режиме работы:
Наиболее «полезный» режим работы BJT-транзистора называется «прямой-активный»:
NPN находится в прямом активном режиме, когда:
I E n ‘ role=»presentation»> I E n I B 1 = I E p ‘ role=»presentation»> I B 1 = I E p n + + ‘ role=»presentation»> n + + p ‘ role=»presentation»> p
I C ‘ role=»presentation»> I C
I B 2 ‘ role=»presentation»> I B 2
Вышеуказанное означает, что чем больше электронов рекомбинирует во время диффузии через базовую область, тем ниже коэффициент усиления по току транзистора. Это зависит от производителя, чтобы минимизировать рекомбинацию для обеспечения функционального транзистора.
Существует множество факторов, влияющих на скорость рекомбинации, но одним из наиболее важных является ширина базы. Очевидно, что чем шире основание, тем больше времени потребуется, чтобы инжектированный электрон диффундировал через основание, тем выше вероятность того, что он встретит дыру и рекомбинирует. Производители, как правило, делают BJT с очень короткой базой.
Итак, почему два PN диода не могут работать как один NPN:
Приведенное выше обсуждение объясняет, почему база должна быть короткой. PN диоды (обычно) не имеют этих коротких областей, поэтому скорость рекомбинации будет очень высокой, а коэффициент усиления по току будет примерно равен единице. Что это значит? Это означает, что ток на клемме «Эмиттер» будет равен току на клемме «База», а ток на «Коллектор» будет равен нулю:
Диоды функционируют как автономные устройства, а не один BJT!
Каверзный вопрос:
p ‘ role=»presentation»> p
На этот вопрос сложнее ответить, потому что прямой ответ «нет, база BJT очень короткая» больше не применима.
Вышеизложенное означает, что обсуждение ширины базовой области связано с обсуждением эффективности транзисторов BJT и совершенно не имеет отношения к обсуждению двух параллельных PN-диодов в качестве замены BJT.
Резюме:
Два параллельных PN-диода не могут функционировать как один BJT, потому что для функционирования транзистора требуется только полупроводниковая базовая область. Как только металл введен в этот путь (то, что представляют собой два диода спина к спине), функциональность BJT невозможна.
О замене радиодеталей в схемах
При сборке любого устройства, даже самого простейшего, у радиолюбителей часто возникают проблемы с радиодеталями, бывает что не удается достать какой то резистор определенного номинала, конденсатор или транзистор… в данной статье я хочу рассказать про замену радиодеталей в схемах, какие радиоэлементы на что можно заменять и какие нельзя, чем они различаются, какие типы элементов в каких узлах применяют и многое другое. Большинство радиодеталей могут быть заменены на аналогичные, близкие по параметрам.
Резисторы
Начнем пожалуй с резисторов.
Итак, вам наверное уже известно, что резисторы являются самыми основными элементами любой схемы. Без них не может быть построена ни одна схема, но что же делать, если у вас не оказалось нужных сопротивлений для вашей схемы? Рассмотрим конкретный пример, возьмем к примеру схему светодиодной мигалки, вот она перед вами:
Для того чтобы понять, какие резисторы здесь в каких пределах можно менять, нам нужно понять, на что вообще они влияют. Начнем с резисторов R2 и R3 – они влияют (совместно с конденсаторами) на частоту мигания светодиодов, т.е. можно догадаться, что меняя сопротивления в большую или меньшую сторону, мы будем менять частоту мигания светодиодов. Следовательно, данные резисторы в этой схеме можно заменить на близкие по номиналу, если у вас не окажется указанных на схеме. Если быть точнее, то в данной схеме можно применить резисторы ну скажем от 10кОм до 50кОм. Что касается резисторов R1 и R4, в некоторой степени и от них тоже зависит частота работы генератора, в данной схеме их можно поставить от 250 до 470Ом. Тут есть еще один момент, светодиоды ведь бывают на разное напряжение, если в данной схеме применяются светодиоды на напряжение 1,5вольт, а мы поставим туда светодиод на большее напряжение – они у нас будут гореть очень тускло, следовательно, резисторы R1 и R4 нам нужно будет поставить на меньшее сопротивление. Как видите, резисторы в данной схеме можно заменить на другие, близкие номиналы. Вообще говоря, это касается не только данной схемы, но и многих других, если у вас при сборке схемы скажем не оказалось резистора на 100кОм, вы можете заменить его на 90 или 110кОм, чем меньше будет разница – тем лучше ставить вместо 100кОм 10кОм не стоит, иначе схема будет работать некорректно или вовсе, какой либо элемент может выйти из строя. Кстати, не стоит забывать что у резисторов допустимо отклонение номинала. Прежде чем резистор менять на другой, прочитайте внимательно описание и принцип работы схемы. В точных измерительных приборах не стоит отклоняться от заданных в схеме номиналов.
А заменить маломощный резистор более мощным – всегда пожалуйста, от этого ничего не будет, только мощные резисторы они более крупные, понадобится больше места на плате, или придется его поставить вертикально.
Не забывайте про параллельное и последовательное соединение резисторов, если вам нужен резистор на 30кОм, вы можете его сделать из двух резисторов по 15кОм, соединив последовательно.
В схеме что я дал выше, присутствует подстроечный резистор. Его конечно же можно заменить переменным, разницы никакой нет, единственное, подстроечный придется крутить отверткой. Можно ли подстроечные и переменные резисторы в схемах менять на близкие по номиналу? В общем то да, в нашей схеме его можно поставить почти любого номинала, хоть 10кОм, хоть 100кОм – просто изменятся пределы регулирования, если поставим 10кОм, вращая его мы быстрее будем менять частоту мигания светодиодов, а если поставим 100кОм., регулировка частоты мигания будет производиться плавнее и «длиннее» нежели с 10к. Иначе говоря, при 100кОм диапазон регулировки будет шире, чем при 10кОм.
А вот заменять переменные резисторы более дешевыми подстроечными не стоит. У них движок грубее и при частом использовании сильно царапается токопроводящий слой, после чего при вращении движка сопротивление резистора может меняться скачкообразно. Пример тому хрип в динамиках при изменении громкости.
Подробнее про виды и типы резисторов можно почитать здесь.
Конденсаторы
Теперь поговорим про конденсаторы, они бывают разных видов, типов и конечно же емкостей. Все конденсаторы различаются по таким основным параметрам как номинальная ёмкость, рабочее напряжение и допуск. В радиоэлектронике применяют два типа конденсаторов, это полярные, и неполярные. Отличие полярных конденсаторов от неполярных заключается в том, что полярные конденсаторы нужно включать в схему строго соблюдая полярность. Конденсаторы по форме бывают радиальные, аксиальные (выводы у таких конденсаторов находятся сбоку), с резьбовыми выводами (обычно это конденсаторы большой емкости или высоковольтные), плоские и так далее. Различают импульсные, помехоподавляющие, силовые, аудио конденсаторы, общего назначения и др.
Где какие конденсаторы применяют?
На заметку!
У электролитических конденсаторов обычно большой ток утечки, а погрешность емкости может составлять 30-40%, т.е. емкость указанная на банке, в реальности может сильно отличаться. Номинальная ёмкость таких конденсаторов уменьшается по мере их срока эксплуатации. Самый распространённый дефект старых электролитических конденсаторов – это потеря ёмкости и повышенная утечка, такие конденсаторы не стоит эксплуатировать дальше.
Вернемся мы к нашей схеме мультивибратора (мигалки), как видите там присутствуют два электролитических полярных конденсатора, они так же влияют на частоту мигания светодиодов, чем больше емкость, тем медленнее они будут мигать, чем меньше емкость, тем быстрее будут мигать.
Во многих устройствах и приборах нельзя так «играть» емкостями конденсаторов, к примеру если в схеме стоит 470 мкФ – то надо стараться поставить 470 мкФ, или же параллельно 2 конденсатора 220 мкФ. Но опять же, смотря в каком узле стоит конденсатор и какую роль он выполняет.
Рассмотрим пример на усилителе низкой частоты:
Как видите, в схеме присутствует три конденсатора, два из которых не полярные. Начнем с конденсаторов С1 и С2, они стоят на входе усилителя, через эти конденсаторы проходит/подается источник звука. Что будет если вместо 0.22 мкФ мы поставим 0.01 мкФ? Во первых немного ухудшится качество звучания, во вторых звук в динамиках станет заметно тише. А если мы вместо 0.22 мкФ поставим 1 мкФ – то на больших громкостях у нас появятся хрипы в динамиках, усилитель будет перегружаться, будет сильнее нагреваться, да и качество звука снова может ухудшиться. Если вы глянете на схему какого нибудь другого усилителя, можете заметить, что конденсатор на входе может стоять и 1 мкФ, и даже 10 мкФ. Все зависит от каждого конкретного случая. Но в нашем случае конденсаторы 0.22 мкФ можно заменять на близкие по значению, например 0.15 мкФ или лучше 0.33 мкФ.
Итак, дошли мы до третьего конденсатора, он у нас полярный, имеет плюс и минус, путать полярность при подключении таких конденсаторов нельзя, иначе они нагреются, что еще хуже, взорвутся. А бабахают они очень и очень сильно, может уши заложить. Конденсатор С3 емкостью 470 мкФ у нас стоит по цепи питания, если вы еще не в курсе, то скажу, что в таких цепях, и например в блоках питания чем больше емкость, тем лучше.
Сейчас у каждого дома имеются компьютерные колонки, может быть вы замечали, что если громко слушать музыку, колонки хрипят, а еще мигает светодиод в колонке. Это обычно говорит как раз о том, что емкость конденсатора в цепи фильтра блока питания маленькая (+ трансформаторы слабенькие, но об этом я не буду). Теперь вернемся к нашему усилителю, если мы вместо 470 мкФ поставим 10 мкФ – это почти то же самое что конденсатор не поставить вообще. Как я уже говорил, в таких цепях чем больше емкость, тем лучше, честно говоря в данной схеме 470 мкФ это очень мало, можно все 2000 мкФ поставить.
Ставить конденсатор на меньшее напряжение чем стоит в схеме нельзя, от этого он нагреется и взорвется, если схема работает от 12 вольт, то нужно ставить конденсатор на 16 вольт, если схема работает от 15-16 вольт, то конденсатор лучше поставить на 25 вольт.
Что делать, если в собираемой вами схеме стоит неполярный конденсатор? Неполярный конденсатор можно заменить двумя полярными, включив их последовательно в схему, плюсы соединяются вместе, при этом емкость конденсаторов должна быть в два раза больше чем указано на схеме.
Никогда не разряжайте конденсаторы замыкая их вывода! Всегда нужно разряжать через высокоомный резистор, при этом не касайтесь выводов конденсатора, особенно если он высоковольтный.
В связи с этим хочу дать небольшой совет, если после ремонта какой либо техники, после замены конденсаторов вы впервые включаете его в сеть (например в старых усилителях меняются все подряд электролитические конденсаторы), закрывайте крышку и держитесь на расстоянии, не дай бог что бабахнет.
Теперь вопрос на засыпку: можно ли включать в сеть 220вольт неполярный конденсатор на 230 вольт? А на 240? Только пожалуйста, сходу не хватайте такой конденсатор и не втыкайте его в розетку!
Вот тут можете еще почитать про конденсаторы
Диоды
У диодов основными параметрами являются допустимый прямой ток, обратное напряжение и прямое падение напряжения, иногда еще нужно обратить внимание на обратный ток. Такие параметры заменяющих диодов должны быть не меньше, чем у заменяемых.
У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше чем у похожих кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости не допустима.
Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются обратное напряжение и предельно допустимый ток. Например, при токах 10А можно применять диоды Д242…Д247 и похожие, для тока 1 ампер можно КД202, КД213, из импортных это диоды серии 1N4xxx. Ставить вместо 5 амперного диода 1 амперный конечно же нельзя, наоборот можно.
В некоторых схемах, например в импульсных блоках питания нередко применяют диоды Шоттки, они работают на более высоких частотах чем обычные диоды, обычными диодами такие заменять не стоит, они быстро выйдут из строя.
Можно ли диоды (в т.ч. диоды Шоттки) включать параллельно? Да можно, если два диода включить параллельно, протекающий через них ток может быть увеличен, сопротивление, падение напряжения на открытом диоде и рассеиваемая мощность уменьшаются, следовательно – диоды меньше будут греться. Параллелить диоды можно только с одинаковыми параметрами, с одной коробки или партии. Для маломощных диодов рекомендую ставить так называемый «токоуравнивающий» резистор.
Транзисторы
Транзисторы делятся на маломощные, средней мощности, мощные, низкочастотные, высокочастотные и т.д. При замене нужно учитывать максимально допустимое напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность, ну и коэффициент усиления.
Заменяющий транзистор, во первых, должен относиться к той же группе, что и заменяемый. Например, малой мощности низкой частоты или большой мощности средней частоты. Затем подбирают транзистор той же структуры: р-п-р или п-р-п, полевой транзистор с р-каналом или n-каналом. Далее проверяют значения предельных параметров, у заменяющего транзистора они должны быть не меньше, чем у заменяемого.
Кремниевые транзисторы рекомендуется заменять только кремниевыми, германиевые — германиевыми, биполярные – биполярными и т.д.
Давайте вернемся к схеме нашей мигалки, там применены два транзистора структуры n-p-n, а именно КТ315, данные транзисторы спокойно можно заменить на КТ3102, или даже на старенький МП37, вдруг завалялся у кого Транзисторов, способных работать в данной схеме очень и очень много.
Как вы думаете, будут ли работать в этой схеме транзисторы КТ361? Конечно же нет, транзисторы КТ361 другой структуры, p-n-p. Кстати, аналогом транзистора КТ361 является КТ3107.
В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в каскадах управления реле, светодиодов, в логических схемах и пр… выбор транзистора не имеет большого значения, выбирайте аналогичной мощности, и близкий по параметрам.
В некоторых схемах между собой можно заменять например КТ814, КТ816, КТ818 или КТ837. Возьмем для примера транзисторный усилитель, схема его ниже.
Выходной каскад построен на транзисторах КТ837, их можно заменить на КТ818, а вот на КТ816 уже не стоит менять, он будет очень сильно нагреваться, и быстро выйдет из строя. Кроме того, уменьшится выходная мощность усилителя. Транзистор КТ315 как вы уже наверное догадались меняется на КТ3102, а КТ361 на КТ3107.
Мощный транзистор можно заменить двумя маломощными того же типа, их соединяют параллельно. При параллельном соединении, транзисторы должны применяться с близкими значениями коэффициента усиления, рекомендуется ставить выравнивающие резисторы в эмиттерной цепи каждого, в зависимости от тока: от десятых долей ома при больших токах, до единиц ом при малых токах и мощностях. В полевых транзисторах такие резисторы обычно не ставятся, т.к. у них положительный ТКС канала.
Думаю, на этом закончим, в заключении хочу сказать, что вы всегда сможете попросить помощи у Google, он вам всегда подскажет, даст таблицы по замене радиодеталей на аналоги. Удачи!
Можно ли транзистор заменить двумя диодами
использовать типа п 213
Выдержит ли переход ток где то ампер два?
Все очень просто.
Открываем справочные данные на этот транзистор и смотрим.
При этом нужно еще обеспечить его температурный режим.
Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc
B@R5uk  | | |||
Карма: 29 | | |||
| ||||
| aen | | |||
Карма: 157 |
| |||
| ||||
| vitalii1980 | | |||
Зарегистрирован: Вт авг 30, 2011 10:12:26 |
| |||
| ||||
| SmarTrunk | | ||
Карма: 27 |
| ||
| |||
| vitalii1980 | | |||
Зарегистрирован: Вт авг 30, 2011 10:12:26 |
| |||
| ||||
| vitalii1980 | | |||
Зарегистрирован: Вт авг 30, 2011 10:12:26 |
| |||
| ||||
| SmarTrunk | | |||||||||||||||||||||||||
Карма: 27 |
| |||||||||||||||||||||||||
