Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Насыщенный транзисторный ключ на биполярном транзисторе.

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Рассмотрим режимы работы транзисторного ключа.

Выбираем транзистор VT n-p-n типа, схема включения с общим эмиттером показана на рис. 4.2.

Рис. 4.2

Для ключа на транзисторе p-n-p типа меняются полярности напряжений.

Транзистор в нашей схеме может находиться в одном из трёх состояний:

1) Закрыт (выключен), находится в режиме отсечки (область 1);

2) Открыт, находится в линейной области в активном режиме (область 2);

3) Открыт (включён), находится в режиме насыщения (область 3).

1) Режим отсечки:

Режим отсечки создаётся путём подачи на базу VT запирающего отрицательного напряжения , VT закрыт, оба p-n перехода смещены в обратном направлении.

2) Активный режим:

Активный режим создаётся путём подачи на базу VT положительного напряжения . При этом эмиттерный p-n переход будет смещён в прямом направлении, а коллекторный – в обратном направлении, т.к. .

В активной области между входными и выходными токами существует жесткая связь:

, т.к. ; ,

–коэффициент усиления тока базы.

3) Режим насыщения. Такой режим наступает при , при этом VT открыт. Оба p-n перехода смещены в прямом направлении.

В режиме насыщения транзистор перестаёт управляться по цепи базы, поэтому ток коллектора насыщения остаётся неизменным и определяется сопротивлением нагрузочного резистора :

Дальнейшее увеличение входного сигнала при приводит к увеличению потока электронов из эмиттера в базу и электроны (неосновные носители) в виде объёмного заряда скапливаются в области базы.

Наступает так называемое насыщение транзистора.

Условие насыщения VT может быть представлено в виде:

; .

Количественно глубина насыщения VT характеризуется коэффициентом насыщения

, (),

а также степенью насыщения

С физической точки зрения степень насыщения характеризует собой величину избыточного заряда неосновных носителей (электронов) в базе транзистора.

С ростом тока базы растёт по экспоненциальному закону объёмный заряд неосновных носителей в базе VT и на границе насыщения при он достигает значения

где - постоянная времени жизни неосновных носителей в области базы, отражающая частотную зависимость коэффициента передачи .

, где - верхняя граничная частота VT.

Чем больше избыточный заряд , тем сильнее насыщен транзистор, а рассеивание заряда обуславливает инерционность VT при его выключении, что в итоге существенно влияет на быстродействие ключевой схемы.

Статические характеристики ключа

Перепады амплитуд напряжения и тока:

от 0 до ; от 0 до ; от 0 до ; от U_КН до Е_К.

Амплитуда выходного напряжения:

Передаточная характеристика:

Чем уже переходная область, тем лучше передаточная характеристика транзисторного ключа.

–идеальная характеристика

Динамические характеристики электронного ключа

Рассмотрим эпюры токов и напряжений для схемы электронного ключа, изображенной на рисунке ниже.

–объёмный заряд, –время задержки, –время фронта, .

До момента коммутации входной ток отсутствовал. Объёмный заряд в области базы после момента коммутации появится с некоторой задержкой из-за наличия ёмкости перехода, паразитной ёмкости монтажа.