Транзистор в диодном включении: 11. Диоды на основе биполярных транзисторов

Диодное включение – транзистор – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Cтраница 1

Диодное включение транзистора ( обычно п-р-п-тк – па) достигается при выполнении внутрисхемных металлизации, проводимых после формирования всех элементов ИМС. На рис. 2.28 приведены пять схем включения биполярного транзистора в качестве диода. В первом случае в качестве диода ( схема а) используется коллекторный р-и-переход транзистора. Такой диод имеет относительно большое пробивное напряжение ( до 50 В), но характеризуется невысоким быстродействием. Для диодов схемы в и д пробивное напряжение одинаково с диодом схемы б, а для г-с я.  [1]

Рассмотрим диодное включение транзистора, изолированного p – n – переходом. Подложка подключается к самому низкому потенциалу. Поэтому переход коллектор-подложка всегда будет заперт. Такой диод отличается наличием третьего электрода – подложки, в цепи которого могут течь значительные токи.  [2]

Схема дмодно-транзисторного элемента в микроэлектронном исполнении.  [3]

Выбираем схему диодного включения транзисторов.  [4]

Почему для схемы диодного включения транзистора ( / к О, рис. 3.15) при прямом токе характерен режим насыщения, хотя внешнее напряжение на коллекторный переход не подается.  [5]

Распределения неосновных носителей заряда для различных диодных схем включения интегрального транзистора.  [6]

Быстродействие полупроводниковых ИМС в значительной степени определяется паразитной емкостью элементов, поэтому для каждого из вариантов диодного включения транзистора необходимо знать значения паразитных емкостей. На рис. 2.21 показаны емкости, действующие в пяти рассматриваемых вариантах диодного включения. Поскольку подложка ИМС обычно соединена с точкой самого низкого потенциала, вывод емкости перехода коллектор – подложка оказывается заземленным по высокой частоте.

 [7]

К выбору тока смещения в ячейке ДТЛ.| Ячейка ТТЛ.  [8]

Чтобы поддерживать этот ток в течение большего времени, выбирают диоды смещения с большим зарядом переключения. В интегральных схемах такие диоды получают при диодном включении транзистора с разомкнутым коллектором.  [9]

Для создания диода нужно сформировать один р-п-переход. Но в биполярных ИМС основной структурой является транзисторная, поэтому диоды получают путем диодного включения транзисторов. На рисунке обозначены подложки П, пунктиром показаны паразитные емкости, барьерные Сэбар и Скбцр между соответствующими p – n – переходами, а также мзжду коллектором и подложкой Скп.  [10]

Для создания диода нужно сформировать один р-п-пере-ход. Но в биполярных ИМС основной структурой является транзисторная, поэтому диоды получают путем диодного включения транзисторов.  [11]

На рис. 3.17, а, б изображены прямые ветви ВАХ для рассмотренных схем диодного включения транзистора.  [12]

Варианты использования транзисторов в качестве диодов.| Стабилитрон из двух диодов для температурной компенсации.  [13]

Возможны пять вариантов диодного включения транзистора. Они показаны на рис. 9 – 11 и несколько отличаются друг от друга по своим параметрам. В варианте БК – Э замкнуты накоротко база и коллектор. В варианте Б – Э используется только эмиттерный переход.  [14]

Диоды широко применяются в цифровых и аналоговых ИС. Их реализуют на основе тех же диффузионных или эпитаксиальных слоев и р-п переходов, что и биполярные транзисторы. При этом в зависимости от того, какая часть одной и той же транзисторной структуры используется, получают диоды с различными характеристиками. Схемы пяти вариантов диодного включения транзисторов показаны на рис. 9.5. Диодное включение интегрального транзистора достигается металлизацией внутрисхемных соединений при формировании элементов КС. Диодная схема / образована закорачиванием коллектора и базы, рабочим является эмиттерньш переход; в схеме 2 база соединена с эмиттером и диод состоит из коллекторного перехода; в схеме 3 закорочены эмиттер и коллектор, рабочими являются и коллекторный и эмиттерньш переходы; в схеме 4 работает только эмиттерньш переход, а коллектор изолирован, в схеме 5, наоборот, рабочим является коллекторный переход. Каждая из пяти диодных схем обладает различными статическими и динамическими параметрами.  [15]

Страницы:      1    2

Транзистор в качестве стабилитрона

Что делать, когда нет стабилитрона на нужное напряжение?
Микромощный стабилизатор напряжения на транзисторе

Стабилизаторы с малым собственным потреблением тока зачастую оказываются весьма полезными в радиолюбительском хозяйстве, так как могут обеспечить такой важнейший показатель электронной аппаратуры с автономным питанием, как экономичность входящих в её состав узлов.
Выбор интегральных микросхем в данной нише стабилизаторов заметно беднее, а цены, как правило, заметно ощутимей, чем на аналоги со стандартным потреблением, поэтому на данной странице рассмотрим микромощные стабилизаторы на дискретных элементах.

А начнём со статьи, опубликованной в журнале Radio Communication, 1997, February, p.78:

Кремниевые транзисторы в диодном включении могут с успехом заменить стабилитроны малой мощности. Для этого соединяют между собой выводы базы и коллектора, а на получившийся “диод” подают, как и на стабилитрон, обратное смещение (Рис.1).

Рис.1 Схемы включения транзистора в режиме стабилизации напряжения

Напряжение стабилизации зависит от типа транзистора и в некоторой степени от конкретного экземпляра транзистора. Для большинства транзисторов оно близко к 5…6 В. Экспериментируя с различными типами транзисторов, автор не обнаружил ни одного с напряжением стабилизации более 8 В.

Если полученное напряжение стабилизации меньше требуемого, то можно последовательно с транзистором – “стабилитроном” включить один или два кремниевых диода малой мощности (Рис.1 б) или ещё один транзистор – “стабилитрон” (Рис.1 в).
Диапазон стабилизируемых токов примерно соответствует стабилитронам с максимальной рассеиваемой мощностью 400 мВт.

P. HAWKER. Technicals Topics.

Единственное, в чём можно не согласиться с автором, так это в том, что “диапазон стабилизируемых токов примерно соответствует стабилитронам с максимальной рассеиваемой мощностью 400 мВт”.
К примеру, эксперименты, давным давно проведённые с транзисторами КТ315, показали, что даже при малых токах (порядка 100 мкА) транзисторы прекрасно работают в качестве стабилитронов, обеспечивая напряжение стабилизации 6…7,5 В (в зависимости от экземпляра).
Схема стабилизатора с низким собственным потреблением приведена на Рис. 2.

Рис.2 Схема стабилизатора с низким потреблением на КТ315 в качестве стабилитрона

Стабилизатор, приведённый на Рис.2 имеет собственное потребление тока 100 мкА и может обеспечивать стабилизированное напряжение около 6 В при токах в нагрузке – до 20…30 мА.
Максимальный ток нагрузки зависит от β транзистора Т2, который представляет собой эмиттерный повторитель и выступает в качестве усилителя тока.

 

Транзисторы

– Диод подключен BJT вместо диода

“Усиленный диод”. Подключенный диод BJT , также известный как «активный диод», представляет собой просто транзистор, коллектор которого соединен с базой. Таким образом, коллекторно-эмиттерная часть транзистора подключена параллельно его переходу база-эмиттер, поэтому мы можем думать об этой комбинации как об «усиленном диоде». Ток через этот «композитный диод» в бета-раз больше, чем ток через одиночный p-n переход (база-эмиттер).

Так что его ВАХ более вертикальна или, как говорят, его дифференциальное сопротивление в этой части ниже. Именно поэтому 9Активный диод 0005 лучше обычного диода.

Обратите внимание, что настоящий диод (переход база-эмиттер) отводит только бета часть всего входного (коллекторного) тока; поэтому он действует как маломощный (сигнальный) диод, который определяет поведение силового «диода». Большая часть тока проходит через переход коллектор-эмиттер, который первоначально имел поведение стабилизатора тока , но теперь действует как стабилизатор напряжения .

«Перевернутый» транзистор. Это соединение вводит отрицательную обратную связь по напряжению, которая меняет поведение транзистора на противоположное. Обычно входное напряжение Vbe управляет выходным коллекторным током Ic транзистора, в то время как здесь, благодаря отрицательной обратной связи, кажется, что «входной» коллекторный ток управляет «выходным» напряжением Vbe.

Этот «перевернутый» транзистор используется во входной части простого токового зеркала BJT (QREF на рисунке Бимпельрекки).

Этот «обратный трюк» можно наблюдать в любой системе с отрицательной обратной связью, поскольку она регулирует свой вход так, чтобы получить желаемый результат. В результате выход становится входом, а вход становится выходом. Другим типичным примером является широко распространенный неинвертирующий усилитель на операционном усилителе, в котором операционный усилитель регулирует входное напряжение VOA делителя напряжения R1-R2 так, чтобы его выходное напряжение VR1 = VOA.R1/(R1 + R2) было равно истинное входное напряжение VIN. В результате аттенюатор действует (с помощью операционного усилителя) как усилитель с коэффициентом усиления (R1 + R2)/R1.

“Резиновый диод”. Если подать на переход база-эмиттер не все напряжение коллектор-эмиттер, а его часть, то VBE умножится (как и в неинвертирующем усилителе). «Транзисторный диод» будет действовать как «транзисторный стабилитрон» с любым желаемым напряжением. Эта цепь широко используется в качестве цепи смещения в операционных усилителях и усилителях мощности.

Не могли бы вы пролить свет на «отрицательную обратную связь по напряжению»?

Транзистор и коллекторный резистор образуют классический усилительный каскад с общим эмиттером . Это усилитель напряжения, в котором мы подаем входное напряжение на его входной порт — переход база-эмиттер, а выходное напряжение берем с его выходного порта — переход коллектор-эмиттер. Так как земля общая, то когда мы подключаем коллектор к базе, то фактически выходной порт подключаем к входному порту параллельно… просто выход к входу… В итоге все выходное (коллекторное) напряжение подается на вход; отсюда и название «напряжение». При таком «параллельном» (шунтирующем) способе выходное напряжение заставляет транзистор уменьшать одно и то же выходное напряжение до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие (грубо говоря, VC = VB = 0,65 В). Название этого механизма – “отрицательная обратная связь”. .. и здесь это “отрицательная обратная связь по напряжению”.

Использование транзистора, сконфигурированного как диод

спросил 10 лет, 4 месяца назад

Изменено 6 месяцев назад

Просмотрено 41к раз

\$\начало группы\$

Я сталкивался с множеством схем, в которых транзисторы подключены как диоды (затвор подключен к стоку). Я знаю, что некоторые из этих схем используют такой транзистор из соображений безопасности, но я не мог понять причины других.

Мой вопрос: Есть ли какая-либо причина для подключения транзисторов в качестве диодов, кроме той, которую я упомянул? Некоторые мои коллеги предполагают, что их можно использовать для реализации высокого сопротивления, но я думаю, что подключение транзистора в такой конфигурации (\$V_{g} = V_{d}\$) заставит транзистор работать в области насыщения, а не в линейной области. Я прав?

• транзисторы
• диоды

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Во-первых, я предполагаю, что плакат путает сток с коллектором. Если он говорит о МОП-транзисторах или JFET-транзисторах, то игнорируйте остальную часть этого поста.

В прецизионной аналоговой электронике широко распространено использование биполярных транзисторов в качестве диодов. Цель состоит в том, чтобы получить диод с очень низкой утечкой. Например, транзистор типа 3904 будет иметь обратную утечку менее 1 пА при использовании перехода база-эмиттер. Однако он превращается в стабилитрон на отметке 6,8 В. Отлично работает для логических цепей 5 В и более низкого напряжения. Более высокий ток и обратное напряжение достигаются за счет использования базы в качестве анода и коллектора в качестве катода. По-прежнему отличный диод с малой утечкой около 10 пА, и теперь вы получаете номинальное напряжение транзистора и улучшенный ток. Это не будет быстродействующий диод. Более высокая скорость достигается за счет замыкания коллектора на базу (анод) и использования эмиттера в качестве катода. Однако обратное напряжение должно быть ограничено до <5В.

Другой целью использования МОП-транзисторов и других типов транзисторов в качестве подключенных диодов являются схемы токового зеркала, где переход, подключенный к диоду, будет отслеживать переход активного компонента в зависимости от температуры.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

NMOS, подключенные в диодной конфигурации:

^{смоделируйте эту схему — схема создана с помощью CircuitLab 92}$$}

Теперь вы можете видеть, что эквивалентным сопротивлением можно управлять, изменяя размеры транзистора (\$W\$, \$L\$).

Однако это сопротивление непостоянно — оно зависит от приложенного смещения. Это плохо, но дело не в том, что у вас слишком много альтернатив в интегральных схемах (вы можете реализовывать прецизионные резисторы различными методами, но они обычно дороги).

С положительной стороны, существует множество приложений, не требующих точности значений сопротивлений.

Можете ли вы реализовать большой резистор с транзистором, соединенным с диодом? Да. Есть два подхода:

• Длинный и узкий транзистор
• Убедитесь, что \$V_{DS}\$ не превышает \$V_T\$

Однако “большой” резистор в интегральной схеме – это не то же самое, что большой резистор в дискретном компоненте – в интегральной схеме все сопротивления относительно малы.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

В некоторых продуктах, чувствительных к стоимости (например, дешевые электронные игрушки или игры), можно сэкономить 0,01 доллара США на единицу, заменив диод транзистором в следующей ситуации.

Если у вас в схеме 5 транзисторов и один диод и нет особых требований к сигналу, то замена диода дополнительным транзистором означает, что у вас на один элемент (диод) меньше в ведомости материалов, и вы просто увеличиваете количество транзистор на 1, что в крупномасштабном массовом производстве может привести к существенной экономии затрат (на единицу) при покупке деталей в больших количествах.

У этого есть и дополнительные преимущества…

• Производитель может использовать меньше барабанов на своих машинах для захвата и размещения, что экономит время, деньги и обслуживание.

• Устаревание не так важно, если в продукте меньше деталей.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Я не могу предоставить вам технические подробности, но полевые МОП-транзисторы используются в качестве ограничивающих диодов в педалях эффектов инструментов, таких как гитарные педали дисторшна.