Сделать диод из биполярного транзистора Опции

[GetSmart]

Бывает такая необходимость. И интересно насколько в симуляторах модели это делают честно. Прошу специалистов подсказать:
1. Справочный предельный ток коллектора (открытого транзистора) можно считать так же предельным для прямого тока перехода коллектор-база? Что предельное обратное напряжение диода будет равным справочному Uкб, тут вопросов нет.

2. Как лучше сделать диод: с замкнутым переходом БЭ или с неподключённым Э ?

Переход БЭ в качестве диода отпадает из-за низкого обратного напряжения.Вообще, навеяло недавней темой о эмиттерном повторителе и нюансах работы биполярного транзистора. В ХХ на эту тему есть некоторый пробел.

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 21 2016, 02:55

[Den64]

2. без разницы

[ViKo]

Коллектор с базой соединить. С эмиттера будет вытекать. Если обратное напряжение не устраивает, в топку такое решение... и не маяться ничем.

[Alexashka]

...И интересно насколько в симуляторах модели это делают честно...
1. Справочный предельный ток коллектора (открытого транзистора) можно считать так же предельным для прямого тока перехода коллектор-база?

Однозначно нет. Транзистор будет работать в инверсном режиме, при этом так называемый "коэффициент передачи тока базы" будет гораздо ниже, чем в обычном включении. Проблема в том, что в даташитах трудно найти параметры для инверсного режима, а так думаю симуляторам можно верить, если параметры в модели заданы верно. Ну грубо говоря берем ток коллектора, делим на 5...10 - получаем ток базы, а дальше проверяем что оба тока не превышают соответствующие предельные значения для коллектора и базы.

2. Как лучше сделать диод: с замкнутым переходом БЭ или с неподключённым Э ?

Естественно замкнутые.

[Den64]

Естественно замкнутые.

А если разомкнутые? Тока эмиттера то в любом случае не будет.

[Alexashka]

Тока эмиттера то в любом случае не будет.

Будет.

[Den64]

Будет.

Откуда возьмётся ток эмиттера если ножка эмиттера отключена. Надеюсь токи ёмкости вывода в учёт не берём.

[GetSmart]

Однозначно нет. Транзистор будет работать в инверсном режиме, при этом так называемый "коэффициент передачи тока базы" будет гораздо ниже, чем в обычном включении. Проблема в том, что в даташитах трудно найти параметры для инверсного режима, а так думаю симуляторам можно верить, если параметры в модели заданы верно. Ну грубо говоря берем ток коллектора, делим на 5...10 - получаем ток базы, а дальше проверяем что оба тока не превышают соответствующие предельные значения для коллектора и базы.

Чтобы было однозначно, нужны весомые доказательства. С описанием физики процесса.

Работа в инверсном режиме при замыкании БЭ - это верно. Инверсной беты в большинстве справочников/pdf не приводят. По факту может быть (статистически) от 1/5 до 1/100 от прямой беты (у транзисторов вобщем). Очевидно, зависит от конструктива на кристалле. А у однотипных из одной партии какие закономерности/статистика, абсолютные или относительные (от прямой беты), - тоже не встречал какие-то описания.

<<если параметры в модели заданы верно>>. Прямо гора с плечь. В случае судебных разбирательств симулятор будет чист как слеза. А если серьёзно, то мой вопрос подразумевал одновременно и требования к созданию моделей. И какой-то общественный контроль моделей.

Дополнительный вопрос о симуляторах. Анализ работы схемы можно делать при заданной температуре. А есть ли в симуляторах опция симуляции при наихудших/наилучших (с большим разбросом) характеристиках компонентов (минимальных/максимальных бета и прочих в модели) обобщённо всем компонентам сразу ?

---------
Первый вопрос в стартовом посте немного уточню:

1. Справочный предельный ток коллектора (открытого транзистора) можно считать так же предельным для прямого тока перехода коллектор-база (или К-БЭ, если БЭ замкнуты) ?

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 21 2016, 11:02

[Alexashka]

Если эмиттер не подключать, то весь ток коллектора будет идти через базу, соответственно предельный ток будет ограничиваться максимальным током базы, который для маломощных транзисторов даже не приводится. И к тому же увеличится падение на таком диоде, т.к изза слабого легирования сопротивление базы гораздо выше.

[Den64]

Если эмиттер не подключать, то весь ток коллектора будет идти через базу, ....

А если соединить выводы Б и Э, то ток пойдёт через эмитер несмотря на то что напряжение БЭ равно нулю?

[Alexashka]

Чтобы было однозначно, нужны весомые доказательства. С описанием физики процесса.
...
1. Справочный предельный ток коллектора (открытого транзистора) можно считать так же предельным для прямого тока перехода коллектор-база (или К-БЭ, если БЭ замкнуты) ?

Именно на этот вопрос и ответил. К.м.к нельзя. Коллекторный ток ограничивается в том числе с учетом базового тока, который в инверсном включении будет в несколько раз больше. Физику процессов читайте в теме "эмиттерный повторитель", только эмиттер и коллектор по тексту меняете местами

<<если параметры в модели заданы верно>>. Прямо гора с плечь. В случае судебных разбирательств симулятор будет чист как слеза. А если серьёзно, то мой вопрос подразумевал одновременно и требования к созданию моделей. И какой-то общественный контроль моделей.

Да ктож Вам будет гарантировать правильность моделей? Производитель отвечает только за параметры реального транзистора, а модель дается "as is", то бишь как есть. Если важен инверсный коэффициент - проводите контроль сами, или если договоритесь возможно и производитель возьмет на себя такую функцию, хотя сильно сомневаюсь.

Дополнительный вопрос о симуляторах. Анализ работы схемы можно делать при заданной температуре. А есть ли в симуляторах опция симуляции при наихудших/наилучших (с большим разбросом) характеристиках компонентов (минимальных/максимальных бета и прочих в модели) обобщённо всем компонентам сразу ?

В микрокапе есть и давно используем.

А если соединить выводы Б и Э, то ток пойдёт через эмитер несмотря на то что напряжение БЭ равно нулю?

А что в этом такого особенного?

[Den64]

А что в этом такого особенного?

Согласен пойдёт ток. Протупил..

[GetSmart]

К.м.к нельзя. Коллекторный ток ограничивается в том числе с учетом базового тока, который в инверсном включении будет в несколько раз больше. Физику процессов читайте в теме "эмиттерный повторитель", только эмиттер и коллектор по тексту меняете местами

Благодарю за всё, кроме последнего. Там фантасмогорические дебри ограниченного круга участников форума. В ХХ тоже есть спорные моменты неинверсного режима. Например та же модель Эберса-Молла, определяющая (по формуле) усиленный ток через умножение на ток, не являющийся (грубо) константой. В тексте описания эта зависимость игнорируется. [censored]

Автор! Следим за лексикой!

Сообщение отредактировал Herz - Oct 21 2016, 11:25

[Alexashka]

Ну собственно вот так будет нагляднее:

В обоих случаях ток коллектора ограничен предельно-допустимыми 2А.
В прямом включении (Q2) ток базы всего 18мА и конечно безопасен для транзистора.
В инверсном включении (Q1) ток базы уже 422мА и превышает предельно-допустимый для базы 0,4А.

Например та же модель Эберса-Молла, определяющая (по формуле) усиленный ток через умножение на ток, не являющийся (грубо) константой. В тексте описания эта зависимость игнорируется.

Ну в общем-то....дааа
Вообще тема инверсного включения весьма темная, поскольку производители оптимизируют характеристики не для этого режима, то и давать их видимо не спешат Для отечественных (кт3102) встречал например такую фразу "допускается работа в инверсном режиме".

[GetSmart]

Вобщем прояснилось, что без справочных данных о инверсной бете на предельные характеристики транзистора (Uкбо и Iкmax) для образующегося диода не стоит расчитывать при разработке схемы, не требующей отбора транзисторов при её сборке. Ну а если нужен минимальный обратный ток диода и невысокий прямой, то переход БЭ лучше не замыкать.

В инверсном включении (Q1) ток базы уже 420мА и превышает предельно-допустимый для базы 0,4А.

Плюс-минус паровоз
В таких случаях точность явно маскируют, дабы не плодить иллюзии.
Я даже видел инверсную бету под 100.

Автор! Следим за лексикой!

Модератор! Какое слово и когда запретили?
Прошу внятного ответа. Когда решили чёрное не называть чёрным?

Отмодерированная версия потеряла часть смысла. Пока восстановлю помягче

В ХХ тоже есть спорные моменты неинверсного режима. Например та же модель Эберса-Молла, определяющая (по формуле) усиленный ток через умножение на ток, не являющийся (грубо) константой. В тексте описания эта зависимость игнорируется. Из этого рождаются интернет-споры "синие" против "красных".

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 21 2016, 21:09

[Ilya_NSK]

Аваев, Наумов, Фролкин - Основы микроэлектроники. 1991. Стр. 67, гл. 3.7. "Диодное включение транзистора".

Ну и вот какая-то информация по теме. Правда, откуда автор брал приведенные там данные, я не знаю.

[GetSmart]

Аваев, Наумов, Фролкин - Основы микроэлектроники. 1991. Стр. 67, гл. 3.7. "Диодное включение транзистора".

Смотрел перед зачатием темы. Там обсуждаемая информация не прояснена. И акцент на интегральных (микросхемных) решениях.

У меня почему-то стр, и год совпадают, но три автора другие.

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 21 2016, 12:46

[Herz]

Модератор! Какое слово и когда запретили?
Прошу внятного ответа. Когда решили чёрное не называть чёрным?

Отмодерированная версия потеряла часть смысла. Пока восстановлю помягче

Ответил в Личку, чтобы не повторять здесь непристойностей. Не забывайте о Правилах.
И надеюсь, что не "пока", а и впредь Вы сможете выражать смыслы прилично. Получается ведь?

[GetSmart]

соответственно предельный ток будет ограничиваться максимальным током базы, который для маломощных транзисторов даже не приводится.

Там, где не приводится, его можно определить как Iкmax/h21эmin. Iкmax импульсный или постоянный - тоже, видимо, повлияет на импульсный ток базы или постоянный. С указанной скважностью/длительностью.

Без зымыкания БЭ диод будет и более быстрый.

Тема инверсного режима биполярного транзистора была достойной ХХ. Жаль, что её там нет.
Нюансы, которые полезно знать. И где спрятаны грабли.

Herz, криминала у меня не было. Выглядит всё как ложное срабатывание.

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 23 2016, 03:26

[Alexashka]

Там, где не приводится, его можно определить как Iкmax/h21эmin.

И получите копейки. Лучше всё же использовать те, для которых указывается, например BC847/846. У второго кстати Iбmax=Iкmax, правда дают только импульсный, но хоть чтото.

Без зымыкания БЭ диод будет и более быстрый.

Это да, но емкость коллекторного перехода обычно гораздо меньше (чем эмиттерного), плюс в инверсном включении ток базы будет в разы больше (если не на порядок), а значит рассасывание в базе тоже будет происходить быстрее .
Но...всё зависит от конкретной задачи.

[krux]

все эквивалентные схемы (модели) БПТ, взять хоть тех же Гуммеля и Пуна строились исходя из того, что транзистор может быть применен в схемах ОЭ ОК ОБ.
поскольку специфические варианты включения типа диодного при построении модели не рассматривались, то и применять эти модели в таких случаях - некорректно.

[GetSmart]

Дополню, иначе непонятно относительно чего

Это да, но емкость коллекторного перехода обычно гораздо меньше (чем эмиттерного), плюс в инверсном включении ток базы будет в разы больше (если не на порядок), а значит рассасывание в базе тоже будет происходить быстрее .

быстрее диода с замкнутым КБ. А не диода со свободным Э. (так предполагаю) А в книжке "Основы микроэлектроники. 1991" говорится, что самый быстрый диод из перехода БЭ с неподключённым К. Но физику там не проясняют. Диод с замкнутыми КЭ там назван самым медленным. Ясной картины из той информации не складывается. И её там очень мало. Есть опасения, что болтающийся пин за счёт утечек и ёмкостей может "гулять" и управлять.
(выше обновил!)

2 krux
Кажется участник SM когда-то писал, что симулятор вообще не обязан знать что такое ОЭ, ОК и ОБ. Ну а с моделями мне было любопытно что туда закладывают, если производитель такие нестандартные характеристики сам (вероятно) не обмеряет и не документирует. В таких условиях разброс недокументированных характеристик в модель нужно закладывать с большим запасом.

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 23 2016, 13:32

[Alexashka]

быстрее диода с замкнутым КБ. А не диода со свободным Э. А в книжке "Основы микроэлектроники. 1991" говорится, что самый быстрый диод из перехода БЭ с неподключённым К.

Вот это кстати вопрос. Диод с КБ-Э (с замкнутым база-коллектор) по идее должен быть быстрее, т.к транзистор там в активном режиме по сути, и обладает минимальным прямым падением напряжения, а значит и избыточный заряд там меньше.
Про неподключенный К -может это както связано с эффектами подложки? Вы не могли бы привести скриншот из книги с объяснением что и как?

[GetSmart]

скрин из книги "Основы микроэлектроники. 1991"

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Alexashka]

скрин из книги "Основы микроэлектроники. 1991"

Скачал эту книгу (Аваев, Наумов, Фролкин 1991) но там совсем другой текст, хотя картинка с транзисторами та же.
Посмотрел еще одну книгу "Электроника", Шишкин А.Г, Шишкин Г.Г., Москва 2009. Вот выдержки из нее:


Подытоживая можно сказать, что лучшее по быстродействию - это включение БК-Э.
Б-Э имеет в 5 раз хуже время восстановления, но не требует создания дополнительной коллекторной области и занимает меньше площадь в кристалле, поэтому также часто используется в качестве диода в микросхемотехнике.

Более высоковольтный диод получается при использовании включений БЭ-К и Б-К. И что интересно время восстановления у БК-Э (50 нс) меньше, чем у Б-К (75 нс) и совпадает с временем восстановления низковольтного Б-Э.

[GetSmart]

Эта таблица если достоверна, то актуальна для микросхемных транзисторов из-за общей подложки всех элементов микросхемы. А у меня изначально встал вопрос, если сделать диод из транзистора в sot23, то как его включить. Не знаю, доверять ли картинкам, которые утверждают, что у активного режима транзистора (БК-Э) время восстановления быстрее, чем у просто базового перехода (Б-Э). Это должно быть при одинаковых условиях теста (токах). А чуть раньше я встал на граблю активации инверсного режима там, где я его не ждал. Точнее не заметил.

Сообщение отредактировал GetSmart - Oct 23 2016, 21:10

[Alexashka]

В дискретном транзисторе подложкой является коллектор, поэтому на представленных картинках просто убираете емкость Скп. В остальном всё то же самое, имхо.

По поводу соединения/несоединения базы с коллектором я думаю, что если коллектор не соединен с базой, то это не означает что он не влияет на текущие процессы. Т.к. его потенциал всё равно будет меняться вместе с потенциалом базы, то в этом случае он будет просто бесполезной нагрузкой, а вот будучи подключенным он наоборот будет помогать более быстрому оттоку заряда из базы.