Статические режимы ключа

Различают следующие режимы работы транзисторного ключа:

· режим включения – транзистор работает либо в области насыщения, либо в активной области (рис.3.4а),

· режим выключения – транзистор закрыт (рис.3.4б).

(а) (б)

Рисунок 3.4 – Условное обозначение открытого (а)

и закрытого (б) транзисторного ключа

Режим выключения

Транзистор будет выключен, если U_бэ≤0 и U_бк≤0. Если обратное напряжение U_бэ = (3-5)φ_т, где φ_т – температурный потенциал (φ_т = 0.026В при Т = 20⁰С для германиевых транзисторов и φ_{т кр} ≈ 0.05 В для кремниевых), то этот режим называется режимом глубокой отсечки.

Режим включения

Эмиттерный переход смещается в прямом направлении, и через его электроды протекают прямые токи. Различают активную область и область насыщения включенного транзистора.

В активной области эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный в обратном, т.е. U_бэ>0 и U_бк<0.

Для схемы с ОЭ:

,

где β – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ; I_ко – тепловой ток коллектора при обрыве эмиттера или неуправляемый ток коллектора.

Для схемы с ОБ:

, где .

Таким образом, в активной области ток коллектора линейно зависит от управляющего тока базы (тока эмиттера для схемы с ОБ). В области насыщения оба перехода транзистора смещены в прямом направлении.

,

.

Напряжение U_кн уменьшается с ростом β и составляет примерно несколько сотен милливольт. Напряжение насыщения базы U_бн составляет 0.2-0.4 В для германиевых транзисторов и 0.7-1.1 В для кремниевых. Напряжение на входе и выходе транзисторного ключа приведено на рисунке 3.5. Степень насыщения характеризуется коэффициентом:

.

На границе насыщения S=1, т.е. i_б=I_бн. С увеличением S увеличивается его нагрузочная способность, уменьшается влияния дестабилизирующих факторов на выходные параметры ключа. Однако увеличение S приводит к ухудшению быстродействия ключа. В связи с большим разбросом β у разных экземпляров транзисторов условия насыщения должны выполняться для минимальных значений β, приведенных в справочнике.

,

где Q – заряд накапливаемый в базе; Q_гр – заряд на границе насыщения.

Напряжения U_бэ>0 и U_кэ>0. Процесс включения и выключения происходит с задержкой t. Это время ввода и вывода неосновных носителей зарядов. (рис. 3.6).

Рисунок 3.6 – Режимы переключения транзисторного ключа

Дата добавления: 2015-03-29