Главное меню

Переключение ключей на биполярных транзисторах

Быстродействие ключевого элемента определяется максимально допустимой частотой входных переключающих сигналов. Быстродействие зависит от общей длительности переходного процесса, обусловленной двумя факторами: собственной инерционностью ключевого транзистора (конечной скоростью изменения заряда в базе) и влиянием паразитных параметров (конечной скоростью изменения напряжения на барьерных и паразитных емкостях).

Переходный процесс переключения транзистора из запертого состояния в насыщенное содержит три стадии: задержки отпирания эмиттерного перехода, формирования фронта включения, накопление заряда в базе.

Задержка отпирания транзистора равна времени заряда барьерных емкостей до напряжения отпирания транзистора U0. Практически задержка проявляется в сдвиге фронта включения относительно фронта входного отпирающего сигнала (импульса). В большинстве практических случаев задержка отпирания невелика и существенно меньше длительности фронта включения.

Формирование фронта включения начинается с появления ступеньки базового тока вследствие отпирания эмиттерного перехода. В насыщенных ключах ступенька тока достаточна для последующего насыщения транзистора: >.

Если пренебречь влиянием емкостей на переходный процесс, поведение ключа на стадии формирования фронта включения непосредственно обусловлено процессом изменения заряда неосновных носителей в базе транзистора, который описывается уравнением:

( 8 )

где - время переноса заряда через базу в нормальном режиме (время жизни неосновных носителей в базе), которое проявляется как постоянная времени переходной характеристики транзистора.

Формирование фронта включения происходит при существовании активного режима работы пока выполняется условие <. Окончание фронта включения соответствует моменту, когда заряд становится равным .

В общем случае, когда нужно учитывать влияние емкости коллекторного перехода и емкости нагрузки , при анализе вместо следует пользоваться эквивалентной постоянной времени :

( 9 )

Длительность фронта включения рассчитывается по формуле

( 10 )

Для схемы рис.1 ток рассчитывается по (1), для схемы рис.2 = и рассчитывается по (7).

Если условие насыщения не выполняется (), для определения времени включения следует использовать формулу

. ( 10а )

Накопление заряда в базе происходит уже в насыщенном транзисторе. Начиная с момента , все три внешних тока транзистора не меняются. Однако заряд в базе продолжает нарастать по экспоненциальному закону, и этот процесс заканчивается лишь через время , которое называют временем накопления. Значение может существенно отличаться от величины (< ), поскольку распределение носителей в базе при насыщении отличается от распределения при нормальном активном режиме.

Процесс переключения транзистора из насыщенного состояния в запертое содержит две стадии: рассасывание избыточного заряда и формирование фронта выключения.

Рассасывание избыточного заряда проявляется внешне как задержка начала фронта выключения относительно выключающего (отрицательного) перепада входного сигнала. На стадии рассасывания транзистор остается насыщенным, концентрация заряда в базе остается выше равновесной концентрации, и оба перехода транзистора смещены в прямом направлении. При этом напряжение Uбэ = U0 = 0,7 В. Поэтому при установлении запирающего входного напряжения Uвх < U0 возникает отрицательный входной ток , обусловленный наличием в базе избыточного заряда. Ток вытекает из базы, т.к. потенциал базы выше потенциала входа. Величина этого тока:

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Разработка локальной вычислительной сети (ЛВС) коммерческой организации
Причиной создания локальной сети на данной коммерческой организации является: - Совместная обработка информации; - Совместное использование файлов; - Контроль за доступам к важным документам; Актуальность выполнения данной работы заклю ...

Copyright © www.techproof.ru