Электронные ключи

Схемы электронных ключей приведены на рисунках 2.14 и 2.15. Ключи на полевых транзисторах с управляющим PN переходом и с изолированным затвором в настоящее время получим преимущественное распространение в интегральных микросхемах.

Рисунок 2.15 – Ключ на МДП-транзисторе  

Рисунок 2.14 – Электронный ключ на БТ

Процессы при включении и выключении биполярного транзистора.

При отсутствии тока базы, транзистор закрыт и ключ разомкнут, а при протекании через базу тока управления I_б > I_{б нас} ключ замкнут.

Временные диаграммы включения и выключения биполярного транзистора приведены на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 – Временные диаграммы включения и включения БТ

Переходный процесс при включении транзистора можно разбить на три интервала: t _зад – интервал задержки, t _ф – интервал формирования фронта коллекторного тока, t _нак – интервал накопления избыточного заряда в базе.

На интервале t _зад происходит перезаряд барьерной емкости С _ЭП ЭП транзистора от U _{БЭ зап}до U _{БЭ пор}.

На интервале t _ф происходит процесс перезаряда барьерной емкости коллекторного перехода С _КП и процесс накопления неосновных носителей заряда в области базы.

Интервал накопления t _нак. Переходный процесс собственно в транзисторе в момент t ₂ не заканчивается, то есть реальный ток базы больше тока I _Кнас/ h _21Э и в области базы продолжается процесс накопления избыточного заряда.

Переходный процесс при выключении транзистора можно разбить на три интервала t ₀- t ₁ – рассасывание избыточного базового заряда(t _рас), t ₁- t ₂ – формирование спада коллекторного тока(t _сп), t ₂- t ₃ – установление стационарного запретного состояния(t _уст).

На интервале t _рас (t ₀- t ₁ ) сразу же после смены полярности управляющего напряжения и, следовательно смены направления протекания тока базы происходит уменьшение объемного заряда базы.

Интервал t _сп (t ₁- t ₂) формирование тока коллектора по физике процесса аналогичен интервалу формирования фронта тока коллектора при включении транзистора. На нем происходит как изменение(уменьшение) объемного заряда базы от Q _Бгр до нуля, так и перезаряд емкости коллекторного перехода С _КП.

Интервал установления t _уст (t ₃- t ₂) стационарного закрытого состояния связан с уменьшением базового напряжения от U _БЭ пор до U _у.зап.

Полевой транзистор, так же как и биполярный, может быть использован в качестве эквивалентного ключа для коммутации цепей различного назначения. Ключи, выполненные на полевом транзисторе с изолированным затвором, нашли применение в импульсных и цифровых устройствах.

При отсутствии напряжения на затворе транзистор заперт, при подаче напряжения U _ЗИ – МДП-транзистор открыт.

Дата добавления: 2014-11-16