Ic = А
Vce = В
Pd = Вт
Id = А
Vds = В
Pd = Вт
Онлайн калькулятор позволяет рассчитать параметры двух типов транзисторов:
- Биполярный транзистор (BJT) — используется в ключевом или усилительном режиме.
- Полевой транзистор (MOSFET) — с управлением по напряжению, с высоким входным сопротивлением.
Как пользоваться калькулятором
- Выберите тип транзистора: BJT или MOSFET.
- Введите напряжение питания, сопротивление нагрузки и параметры транзистора.
- Нажмите кнопку Рассчитать для получения результатов.
- Результаты включают: ток коллектора/стока, напряжение на транзисторе и мощность рассеивания.
Обозначения
- Vcc — напряжение питания (В)
- Rload — сопротивление нагрузки (Ом)
- Ube — порог открытия BJT (обычно ~0.7 В)
- Uth — порог открытия MOSFET (обычно 2–4 В)
- β — коэффициент усиления BJT
- gfs — параметр усиления MOSFET (ток на вольт)
Формулы расчёта
Биполярный (BJT):
При \( U_{\text{база}} > U_{\text{be}} \) транзистор открыт, и:
$$
I_c = \beta \cdot I_b
$$
$$
U_{CE} = V_{cc} — I_c \cdot R_{\text{load}}
$$
$$
P = U_{CE} \cdot I_c
$$
Полевой (MOSFET):
При \( U_{\text{затвор}} > U_{\text{th}} \):
$$
I_d = g_{fs} \cdot (U_{\text{gs}} — U_{\text{th}})
$$
$$
U_{DS} = V_{cc} — I_d \cdot R_{\text{load}}
$$
$$
P = U_{DS} \cdot I_d
$$
Защита от некорректных расчётов
Если результат приводит к:
$$
I_c \cdot R_{\text{load}} > V_{cc}
$$
Или аналогично для MOSFET, то вычисления некорректны, и транзистор не сможет работать в таком режиме. Калькулятор предупреждает об этом.
Примеры расчёта
1. BJT:
- Vcc = 12 В
- Rload = 1000 Ом
- Ib = 0.1 мА, β = 100
Тогда:
$$
I_c = 0.0001 \cdot 100 = 0.01\,А
$$
$$
U_{CE} = 12 — 0.01 \cdot 1000 = 2\,В
$$
$$
P = 0.01 \cdot 2 = 0.02\,Вт
$$
2. MOSFET:
- Vcc = 12 В
- Rload = 100 Ом
- Ugs = 5 В, Uth = 2 В, gfs = 2 A/V
Тогда:
$$
I_d = 2 \cdot (5 — 2) = 6\,А
$$
$$
U_{DS} = 12 — 6 \cdot 100 = -588\,В \Rightarrow \text{ошибка!}
$$
Калькулятор ограничит результат и выдаст предупреждение: «Ток слишком велик, транзистор не может работать в данном режиме.»
Важно знать
- Биполярный требует тока базы для открытия, то MOSFET — только напряжение.
- Нельзя допускать, чтобы \( I \cdot R > Vcc \) — это значит, что транзистор должен работать в насыщении или отсечке.
- В ключевом режиме напряжение на открытом транзисторе близко к нулю, а мощность — минимальна.
Схемы подключения и режимы работы
1. Биполярный транзистор
| Режим | Условия | Что происходит |
|---|---|---|
| Отсечка | UBE < 0.6…0.7 В | Транзистор закрыт, токов нет |
| Активный | UBE > 0.7 В и UCE > 0 | Усиление: IC ≈ β × IB |
| Насыщение | UCE ≈ 0.1…0.3 В | Транзистор полностью открыт, как ключ |
| Пробой | UCE > UКБР | Транзистор разрушается (нерабочий режим) |
2. Полевой транзистор
| Режим | Условия (N-канал, для примера) | Что происходит |
|---|---|---|
| Отсечка | UGS < Uth | Канал закрыт, Id ≈ 0 |
| Линейный (омический) | UDS < (UGS − Uth) | MOSFET работает как переменный резистор |
| Активный (насыщения) | UGS > Uth, UDS ≥ (UGS − Uth) | Ток Id стабилен, определяется gfs |
| Пробой | UDS > UDSSmax | Пробой, повреждение устройства |
Вот графики вольт-амперных характеристик (ВАХ) для двух типов транзисторов:
ВАХ для биполярного транзистора, показывающая зависимость тока коллектора от напряжения при разных токах базы.
ВАХ для N-канального MOSFET, показывающая зависимость тока стока от напряжения при различных напряжениях затвор-исток.
Дополнительно
- Для мощных транзисторов учитывайте теплоотвод и расчёт мощности рассеяния.
- Не забудьте защитный резистор на базе или затворе.
- Слишком малое сопротивление нагрузки или большое напряжение может повредить транзистор.
Подробнее по режимам работы различных транзисторов почитайте в этом справочнике.
