Стационарные состояния ключа

Транзисторные ключи. Стационарные состояния ключа. Разновидности ключей на биполярных транзисторах

Страницы работы

Фрагмент текста работы

переход ключа из одного стационарного состояния в другое происходит не мгновенно даже при бесконечно крутых перепадах входного напряжения.

Процесс перехода ключа из выключенного состояния во включенное имеет две стадии: задержку и фронт включения. Задержка включения tз.вкл обусловлена наличием входной емкости Свх транзистора, заряжающейся через резистор Rб, благодаря чему напряжение на эмиттерном переходе запаздывает относительно входного напряжения. Длительность фронта включения tф.вкл зависит от времени распространения носителей от эмиттера через базу к коллектору, значения коллекторной емкости и уменьшается с увеличением базового тока включения транзистора.

Процесс перехода ключа из включенного состояния в выключенное содержит стадии задержки и фронта выключения. Задержка выключения связана с тем, что под действием выключающего сигнала происходит рассасывание заряда, накопившегося в базе при насыщении транзистора. Длительность рассасывания увеличивается с повышением степени насыщения транзистора и уменьшается с увеличением базового тока выключения. Длительность фронта выключения tф.выкл зависит от тех же факторов, что и длительность фронта включения, и уменьшается с увеличением базового тока выключения.

Каждый электрик должен знать:  Провода и тросы воздушных линий электропередачи

Опишем подробнее стадии переключения ключа. Будем считать, что на его вход воздействуют знакопеременные прямоугольные импульсы идеальной формы с амплитудой Um. Рассмотрение переходных процессов начнем с момента, когда отрицательный входной импульс сменяется положительным, начинающим включение транзистора.

Задержка включения, как указывалось, обусловлена наличием входной емкости Свх транзистора. В исходном состоянии эта емкость заряжена до напряжения — Um, a с момента появления положительного входного импульса начинает перезаряжаться и напряжение на ней стремится к значению Um(рис. 2.18, б):

Каждый электрик должен знать:  Опломбировка электросчетчика после снятия пломбы

где τвх = RбCBX — постоянная времени входной цепи транзистора; Rб — сопротивление резистора в этой цепи.

Будем считать, что эмиттерный переход сместится в прямом направлении, когда напряжение на нем (на емкости Свх) достигнет некоторого порогового напряжения u cвх = Uпор > 0 (для кремниевых транзисторов Uпор ≤0,6 В). Это произойдет спустя время tз.вкл (см. рис. 2.18, б) после того, как на вход ключа начнет воздействовать положительный импульс, т. е. u cвх = Uпор при t = tз.вкл.

Подставляя эти значения в выражение (2.21), после простых преобразований и переходя от натуральных логарифмов к десятичным получаем время задержки включения

Если Uпор = 0 (как можно считать у германиевых транзисторов), то предыдущее выражение упрощается:

Каждый электрик должен знать:  Кофемашина Saeco Royal пишет Hot Water - что делать

Фронт включения транзистора представляет собой начальный участок экспоненты, в соответствии с которым коллекторный ток изменяется в активном (усилительном) режиме:

где β — коэффициент усиления базового тока в схеме с общим эмиттером; Iб + = Um/Rб импульс базового тока включения; βIб + ток коллектора, который был бы в отсутствие насыщения («кажущийся» ток); τэк = τβ + Rк Ск(β + 1); τβ — постоянная времени транзистора в схеме с общим эмиттером при RK = 0; Ск — емкость коллекторного перехода.

До границы насыщения коллекторный ток увеличивается от iK = Iко ≈0 до значения ; iK = Iкн, которое достигается за время tф.вкл с момента отпирания эмиттерного перехода. Подставляя tф.вкл и Iкн в выражение (2.22), получаем после преобразований длительность фронта включения транзистора

Добавить комментарий