एक ट्रांजिस्टर में बिजली अपव्यय की गणना कैसे करें?

20

एक सर्किट (एक वर्तमान स्रोत) के इस सरल सर्किटलैब स्केच पर विचार करें:

सर्किट

मुझे यकीन नहीं है कि ट्रांजिस्टर के पार बिजली अपव्यय की गणना कैसे करें।

मैं इलेक्ट्रॉनिक्स में एक क्लास ले रहा हूं और मेरे नोट्स में निम्नलिखित समीकरण हैं (यकीन नहीं होता है कि यह मदद करता है):

P = P_{C E} + P_{B E} + P_{b a s e - r e s i s t o r}

$P = P_{CE} + P_{BE} + P_{base-resistor}$

तो शक्ति अपव्यय कलेक्टर और एमिटर के पार शक्ति अपव्यय है, बेस और एमिटर में शक्ति अपव्यय और एक रहस्य कारक । ध्यान दें कि इस उदाहरण में ट्रांजिस्टर का β 50 पर सेट किया गया था। $P_{base-resistor}$

मैं कुल मिलाकर बहुत उलझन में हूँ और ट्रांजिस्टर पर यहाँ बहुत से प्रश्न बहुत मददगार रहे हैं।

transistors bjt

— डेविड चौइनार्ड
स्रोत

अच्छी तरह से

— ट्रांसिस्टर

26

पावर कुछ "पार" नहीं है। वर्तमान के दौर से गुजरने वाली बिजली कुछ समय में वोल्टेज है। चूंकि आधार में जाने वाली धारा की छोटी मात्रा बिजली अपव्यय में अप्रासंगिक है, इसलिए सीई वोल्टेज और कलेक्टर वर्तमान की गणना करें। ट्रांजिस्टर द्वारा छोड़ी गई शक्ति उन दो का गुणनफल होगी।

आइए इस पर एक तेज गति से कदम उठाते हुए कुछ सरल धारणाएं बनाएं। हम कहेंगे कि लाभ अनंत है और BE ड्रॉप 700 mV है। R1-R2 डिवाइडर बेस को 1.6 V पर सेट करता है, जिसका मतलब है कि एमिटर 900 mV पर है। R4 इसलिए E और C को 900 EA पर सेट करता है। Q1 में सबसे खराब स्थिति बिजली अपव्यय तब होता है जब R3 0 होता है, ताकि कलेक्टर 20 V पर हो। 19.1 V के साथ ट्रांजिस्टर और 900 throughA के माध्यम से, यह 17 mW का विघटन कर रहा है। एसओटी -23 जैसे एक छोटे से मामले के साथ, अपनी उंगली डालते समय, अतिरिक्त गर्मी को नोटिस करने के लिए पर्याप्त नहीं है।

— ओलिन लेट्रोप
स्रोत

धन्यवाद, ओलिन। बहुत सराहना की, यह अब बहुत स्पष्ट है।

— डेविड चौइनार्ड

यह "सिद्धांत" पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बड़े आईजीबीटी ड्राइवरों के लिए भी स्केलेबल है, लेकिन आपको घटक डेटाशीट को पढ़ने की आवश्यकता है जहां विशेष धाराओं पर प्रभावी प्रतिरोध पर विचार करने की आवश्यकता होती है। डायोड, एससीआर और इंडेक्टर्स पर भी लागू होता है। वास्तव में कुछ भी जो वोल्टेज ड्रॉप और या प्रतिरोध बनाता है।

— चम्मच

"विद्युत कुछ समय के भीतर वोल्टेज है जो वर्तमान से गुजर रहा है" एक को ध्यान रखना चाहिए कि यह कुल विद्युत शक्ति है, लेकिन जरूरी नहीं कि यह विघटित शक्ति है, केवल वर्तमान का घटक जो वोल्टेज के साथ चरण में है, एन्ट्रापी की वृद्धि में योगदान देता है प्रणाली

— लूर्शर

11

शक्ति वह दर है जिस पर ऊर्जा को किसी अन्य ऊर्जा में परिवर्तित किया जा रहा है। विद्युत शक्ति वोल्टेज और करंट का उत्पाद है :

P = V I

$P = VI$

आमतौर पर हम विद्युत ऊर्जा को गर्मी में परिवर्तित कर रहे हैं, और हम शक्ति की परवाह करते हैं क्योंकि हम अपने घटकों को पिघलाना नहीं चाहते हैं।

इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप किसी रेज़िस्टर, ट्रांजिस्टर, सर्किट या वफ़ल में पावर की गणना करना चाहते हैं, पावर अभी भी वोल्टेज और करंट का उत्पाद है।

चूंकि BJT एक तीन-टर्मिनल डिवाइस है, जिनमें से प्रत्येक में एक अलग वर्तमान और वोल्टेज हो सकता है, शक्ति गणना के प्रयोजनों के लिए यह ट्रांजिस्टर को दो भागों के रूप में विचार करने में मदद करता है। कुछ वर्तमान आधार में प्रवेश करते हैं, और कुछ वोल्टेज माध्यम से, उत्सर्जक को छोड़ देते हैं । कुछ अन्य वर्तमान कलेक्टर में प्रवेश करते हैं और कुछ वोल्टेज माध्यम से उत्सर्जक को छोड़ देते हैं । ट्रांजिस्टर में कुल शक्ति इन दोनों का योग है: $V_{BE}$ $V_{CE}$

P = V_{B E} I_{B} + V_{C E} I_{C}

$P = V_{BE}I_B + V_{CE}I_C$

चूंकि एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करने का लक्ष्य आम तौर पर बढ़ाना होता है, इसलिए कलेक्टर चालू बेस करंट की तुलना में बहुत बड़ा होगा, और बेस करंट छोटा, काफी छोटा होगा जिसे उपेक्षित किया जाएगा। इसलिए, और ट्रांजिस्टर की शक्ति को सरल बनाया जा सकता है: $I_B \ll I_C$

P \approx V_{C E} I_{C}

$P \approx V_{CE} I_{C}$

— फिल फ्रॉस्ट
स्रोत

धन्यवाद, फिल, यह उपयोगी है। गणना को सरल बनाने में यह धारणा बहुत आगे जाती है।

— डेविड चौइनर्ड

इसके अलावा, ट्रांजिस्टर का β 50 है। चूंकि यह मान छोटा है, इसलिए सुनिश्चित नहीं है कि यह महत्वपूर्ण अन्य कारकों को महत्वपूर्ण बनाता है।

— डेविड चौइनार्ड

2

V_{B E}

$V_{BE}$

V_{C E}

$V_{CE}$

I_{C}

$I_C$

I_{B}

$I_B$

V \times I

$V \times I$

@lurscher आप सही हैं एक आदर्श संधारित्र गर्म नहीं होता है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि P = VI गलत है। पावर काम करने की दर है: कोई आवश्यकता नहीं है कि काम गर्मी बनाने में चला जाता है (हालांकि यह एक बहुत ही सामान्य मामला है, और एक जो ट्रांजिस्टर के मामले में लागू होता है, प्रश्न का विषय)

— फिल फ्रॉस्ट

1

P_{s o u r c e} = P_{R 1} + P_{R 2} + P_{R 3} + P_{R 4} + P_{B J T}

$P_{source}=P_{R1}+P_{R2}+P_{R3}+P_{R4}+P_{BJT}$

I_{R 1} = I_{R 2} = \frac{V_{1}}{R_{1} + R_{2}} = 0.16 m A

$I_{R1}=I_{R2}=\frac{V_1}{R_1+R_2}=0.16mA$

अब हम आर 1 और आर 2 का वर्तमान पाते हैं। आधार की धारा उपेक्षित है:

V_{R 4} + V_{B E} = V_{R 2} \to I_{R 3} = I_{R 4} = 0.9 m A

$V_{R4}+V_{BE}=V_{R2}\to I_{R3}=I_{R4}=0.9mA$

\sum_{R_{1}}^{R_{4}} R_{i} I_{i}^{2} = 12.11 m W

$\sum_{R_1}^{R_4}R_iI_i^2=12.11mW$

सर्किट को स्रोत जो शक्ति देता है वह है:

P_{s o u r c e} = I_{s o u r c e} V_{s o u r c e} = 21.2 m W

$P_{source}=I_{source}V_{source}=21.2mW$

अब हम ऊपर के पहले संबंध का उपयोग करके ट्रांजिस्टर में बिजली अपव्यय पाते हैं:

P_{B J T} = 9.09 m W

$P_{BJT}=9.09mW$

— Zorich
स्रोत

R3 के किस मूल्य के लिए? यह समस्या कथन के अनुसार परिवर्तनशील है।

— फिज

1

@ रस्साफ्लडफ़ 10k।

— जोरिच

1

यहाँ एक उत्तर दिया गया है, जो कि पहले की सन्निकटता के रूप में याद करने में आसान और उपयोगी है। केवल एक एनपीएन द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर का मामला यहां निपटा है; पीएनपी द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर के लिए चीजें समान हैं।

I_{E} = I_{C} = I .

$I_E = I_C = I.$

P = V_{C E} I .

$P = V_{CE} I.$

V_{C C}

$V_{CC}$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

{वी}_{सी इ} = {वी}_{सी सी} - {आर}_{3} मैं - {आर}_{4} मैं = {वी}_{सी सी} - ({आर}_{3} + {आर}_{4}) मैं,

$V_{CE} = V_{CC} - R_3 I - R_4 I = V_{CC} - (R_3+R_4)I,$

पी = ({वी}_{सी सी} - ({आर}_{3} + {आर}_{4}) मैं) मैं ।

$P = (V_{CC} - (R_3 + R_4)I) I.$

मैं = {वी}_{सी सी} / 2 ({आर}_{3} + {आर}_{4}),

$I = V_{CC}/2(R_3+R_4),$

{पी}^{*} = {वी}_{सी सी}^{2} / 4 ({आर}_{3} + {आर}_{4}) ।

$P^* = V_{CC}^2/4(R_3+R_4).$

R_{3}

$R_3$

R_{4}

$R_4$

प्रमेय: ट्रांजिस्टर द्वारा छोड़ी गई शक्ति से बड़ी नहीं है ${1\over 4}$ $R_3$ $R_4$

$R_3$ $P^*$ $R_3=0$

{पी}^{* *} = {वी}_{सी सी}^{2} / 4 {आर}_{4} = 100 म डब्ल्यू,

$P^{**} = V_{CC}^2/4R_4 = 100mW,$

— MikeTeX
स्रोत