Como calcular a dissipação de energia em um transistor?


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Considere este esboço simples de um circuito do CircuitLab (uma fonte de corrente):

o circuito

Não sei como calcular a dissipação de energia no transistor.

Estou tendo uma aula de eletrônica e tenho a seguinte equação em minhas anotações (não tenho certeza se isso ajuda):

P=PCE+PBE+Pbaseresistor

Portanto, a dissipação de energia é a dissipação de energia através do coletor e emissor, a dissipação de energia através da base e do emissor e um fator misterioso . Observe que o β do transistor neste exemplo foi definido como 50.Pbaseresistor

Estou bastante confuso no geral e as muitas perguntas aqui sobre transistores foram muito úteis.


Assim as puts especificação transister-lo como Pc = Ic * Vce
Arjob Mukherjee

Respostas:


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O poder não está "atravessando" alguma coisa. Potência é a tensão através de algo que é a corrente que passa por ela. Como a pequena quantidade de corrente que entra na base é irrelevante na dissipação de energia, calcule a tensão CE e a corrente do coletor. A energia dissipada pelo transistor será o produto desses dois.

Vamos dar uma rápida olhada nisso, fazendo algumas suposições simplificadoras. Vamos dizer que o ganho é infinito e a queda de BE é de 700 mV. O divisor R1-R2 define a base em 1,6 V, o que significa que o emissor está em 900 mV. Portanto, R4 define a corrente E e C para 900 µA. A pior dissipação de potência no Q1 é quando R3 é 0, de modo que o coletor está em 20 V. Com 19,1 V atravessando o transistor e 900 µA através dele, está dissipando 17 mW. Isso não é suficiente para observar o calor extra ao colocar o dedo nele, mesmo com um estojo pequeno como o SOT-23.


Obrigado, Olin. Muito apreciado, está muito mais claro agora.
David Chouinard 07/07

Esse "princípio" também é escalável para os grandes drivers IGBT para eletrônica de potência, mas você precisa ler as folhas de dados dos componentes onde é necessário considerar a resistência efetiva em correntes específicas. Também se aplica a diodos, SCRs e indutores. De fato, qualquer coisa que crie uma queda de tensão e / ou resistência.
Colher

"Energia é a tensão através de algo que é a corrente que passa por ela" É preciso ter cuidado para que seja energia elétrica total, mas não necessariamente dissipada , apenas o componente de corrente que está em fase com a tensão contribui para o aumento da entropia na corrente. system
lurscher 20/04

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Potência é a taxa na qual a energia está sendo convertida em outra energia. A energia elétrica é o produto de tensão e corrente :

P=VI

Normalmente, estamos convertendo energia elétrica em calor e nos preocupamos com energia, porque não queremos derreter nossos componentes.

Não importa se você deseja calcular a energia em um resistor, transistor, circuito ou waffle, a energia ainda é o produto de tensão e corrente.

VBEVCE

P=VBEIB+VCEIC

IBIC

PVCEIC

Obrigado, Phil, isso é útil. Essa suposição ajuda bastante na simplificação de cálculos.
David Chouinard 07/07

Além disso, o β do transistor é 50. Como esse valor é pequeno, não tenho certeza se isso causa outros fatores significativos o suficiente para serem importantes.
David Chouinard 07/07

2
VBEVCEICIB

V×I

@ lurscher Você está certo, um capacitor ideal não esquenta, mas isso não significa que P = VI seja falso. Potência é a taxa de execução do trabalho: não há exigência de que o trabalho entre em produção de calor (embora esse seja um caso muito comum e que se aplique no caso de transistores, o assunto da pergunta)
Phil Frost

1

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

Agora encontramos a corrente de R1 e R2. A corrente da base é negligenciada:

VR4+VBE=VR2IR3=IR4=0.9mA

R1R4RiIi2=12.11mW

A energia que a fonte fornece ao circuito é:

Psource=IsourceVsource=21.2mW

Agora encontramos a dissipação de energia no transistor usando a primeira relação acima:

PBJT=9.09mW

Para qual valor de R3? É variável de acordo com a declaração do problema.
Fizz

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@Respawnedfluff 10k.
Zorich

1

Aqui está uma resposta que é mais grosseira, mas fácil de lembrar e útil como primeira aproximação. Somente o caso de um transistor de junção bipolar NPN é tratado aqui; as coisas são semelhantes para os transistores de junção bipolar do PNP.

IE=IC=I.
Se essa suposição não se mantiver, o transistor provavelmente será mal utilizado ou sujeito a uma falha catastrófica.

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,
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