Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
4. Биполярные транзисторы.doc
Скачиваний:
13
Добавлен:
20.11.2019
Размер:
909.82 Кб
Скачать

Характеристики схемы оэ.

Семейства входных и выходных характеристик приведены на рис.9 и 10. Аналитические выражения, могут быть получены с помощью формул Эберса-Молла.

В ходная характеристика при UКЭ=0 соответствует диодному включению транзистора, когда оба перехода соединены параллельно. При прямом смещении переходы открываются и ток возрастает по экспоненциальному закону. При обратном смещении коллекторного перехода ВАХ смещается вниз и вправо и при обратных напряжениях UКЭ 0,5В напряжение коллектора практически не влияет на входные характеристики – кривые практически сливаются. Ток базы имеет две противоположно направленные составляющие:

IБ = (1-)IЭ – IКБ0 (16)

Первая составляющая – рекомбинационная – идет на восполнение убыли основных носителей вследствие рекомбинации и инжекции в эмиттер, вторая – обратный ток коллекторного перехода. При обратном смещении базы ток базы практически совпадает с IКБ0. При подаче прямого напряжения на базу эмиттерный переход открывается и в цепи базы появляется рекомбинационный ток.

Выходные характеристики в схеме с ОЭ, в отличие от характеристик схемы с ОБ, имеют крутой участок не при положительных напряжениях на коллекторе, а при малых отрицательных. Это объясняется тем, что напряжение на базе отрицательно. Пунктирная линия на рис.9 соответствует условию UКБ=0.

Пологий участок характеристик в схеме с ОЭ имеет больший наклон. Это связано с эффектом Эрли – уменьшением ширины базы при увеличении UКЭ, - даже незначительное изменение коэффициента приводят к существенному изменению , а следовательно, и росту тока IК в схеме ОЭ вследствие связи (4).

Спад коллекторного тока наступает в режиме двойной инжекции, которой соответствует область, лежащая левее пунктирной кривой UКБ=0 на рис.9. Заметный спад тока наступает лишь тогда, когда прямое напряжение достигает напряжения отпирания , где U*напряжение открытого p-n-перехода. Минимальное напряжение UКЭmin при IК=0 согласно математической модели равно UКЭmin=T ln(1/I)

Зависимость характеристик транзистора от температуры

Температурная зависимость характеристик обусловлена главным образом зависимостью обратных токов эмиттерного и коллекторного p-n-переходов от температуры и в некоторой степени также температурной зависимостью коэффициентов диффузии и подвижности носителей заряда.

Схема с ОБ.

Входная характеристика в схеме с общей базой практически совпадает с характеристикой p-n-перехода и её можно согласно модели Эберса-Молла записать в виде

,

где тепловой ток пропорционален ni2 и экспоненционально растет с температурой, увеличиваясь в 2 раза при повышении температуры на T=5K для кремния и T=8K для германия (при 25оС). Соответственно, входные характеристики сдвигаются вверх и влево. При заданном токе эмиттера сдвиг составляет 1-2 мВ/K.

Выходная характеристика: . Поскольку ток IЭ задан, относительное приращение тока коллектора может быть записано в виде

В рабочем режиме IК >> IКБ0, поэтому

Коэффициент  слабо зависит от температуры, изменение тока коллектора в интервале T=100оС составляет лишь 3-5%.

Схема с ОЭ.

Ток базы имеет две противоположно направленные составляющие: IБ = (1-)IЭ – IКБ0, в рабочей области преобладает первая из них. Поэтому входные характеристики так же, как в схеме с общей базой, с повышением температуры сдвигаются вверх и влево.

Относительные изменения коэффициентов  и связаны соотношением:

Выходная характеристика: . Записав аналогично предыдущему относительные приращения при IБ=const, в рабочем режиме при IК >> IКЭ0 получаем

Температурная зависимость выходных характеристик в схеме с ОЭ в (+1) раз больше, чем в схеме с ОБ.

Дифференциальные параметры транзистора.

Величины, связывающие малые приращения токов и напряжений называются дифференциальными параметрами. Критерием малости изменений токов и напряжений является линейность связи между ними, следовательно, дифференциальные параметры не зависят от амплитуды переменных составляющих токов и напряжений. Поэтому, когда транзистор работает в линейном режиме, для расчетов удобнее пользоваться не характеристиками, а параметрами

П редставим транзистор в виде четырехполюсника, на входе которого действуют ток İ 1 и напряжение Ú1 , а на выходе ток İ 2 и напряжение Ú2 (Рис.9)

Из четырех переменных, характеризующих четырехполюсник, только две являются независимыми. В зависимости от того, какие из них приняты за независимые получаются различные системы дифференциальных параметров. На практике наиболее часто используются три системы параметров: Y, Z, H. В системе Y-параметров за независимые принимаются U1 и U2, I1, I2 являются функциями этих величин, в системе Z-параметров за независимые принимаются I1 и I2, U1, и U2 являются их функциями. В системе H-параметров за независимые переменные приняты I1 и U2 эту систему называют также смешанной или гибридной, так как H-параметры имеют различную размерность.

Дифференциальные параметры несложно пересчитать из одной системы в другую. Выбор конкретной системы определяется удобством измерения. Систему H – параметров используют на низких частотах (обозначают через строчную h), когда пренебрежимо малы емкостные составляющие токов. Необходимые для измерения h-параметров режимы короткого замыкания выхода и холостого хода входа для переменной составляющей тока могут быть осуществлены на низких частотах сравнительно просто вследствие малого входного и большого выходного сопротивления транзистора. Поэтому в технических условиях и справочниках по транзисторам низкочастотные параметры приводятся в этой системе.

Система h-параметров.

Принимая за независимые переменные входной ток и выходное напряжение , можно записать для малых приращений зависимых переменных

, (17а)

, (17б)

где коэффициенты являются частными производными зависимых переменных по соответствующим независимым ы в выбранной рабочей точке:

– входное сопротивление транзистора при коротком замыкании на выходе для переменной составляющей тока;

– коэффициент обратной связи по напряжении при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока;

– коэффициент передачи по току при коротком замыкании на выходе;

– выходная проводимость транзистора при холостом ходе на входе для переменной составляющей тока.

Величина параметров транзистора зависит от способа его включения, поэтому в обозначении параметров вводится третий индекс («Б», «Э», «К»), определяющий схему включения.

Определение h-параметров транзистора по статическим характеристикам

Низкочастотные значения h-параметров можно найти с помощью входных и выходных характеристик. Должна быть задана или выбрана рабочая точка А( , ), в которой требуется найти параметры. Найдем h-параметры транзистора МП14 (рис.9, 10) в рабочей точке IБ =60мкА, UКЭ=8В.

Параметры и определяются по выходным характеристикам транзистора (рис.10). При постоянном токе базы задаем приращение коллекторного напряжения =12В-4В и находим получающееся при этом приращение тока коллектора (катет зачерненного треугольника). Тогда выходная проводимость транзистора

=

Далее при постоянном напряжении коллектора UКЭ=8В задаем приращение тока базы = - и определяем получающееся при этом приращение тока коллектора . Тогда дифференциальный коэффициент передачи тока базы

=

Параметры и определяют по входным характеристикам (рис. 9). Рабочая точка находится при IБ =60мкА между характеристиками, снятыми при UКЭ=5В и UКЭ=10В. Для нахождения можно взять любую из них.. Берем две точки IБ=60мкА и IБ=80мкА на одной из характеристик и находим получающиеся при этом приращение напряжения базы =17мВ. Тогда входное сопротивление транзистора

= = =850 Ом.

Затем при постоянном токе базы =60 мкА находим приращения напряжения базы =8мВ между характеристиками, снятыми при UКЭ=5В и UКЭ=10В. Тогда коэффициент обратной связи по напряжению:

= = =0,0016.

Аналогично могут быть определены по соответствующим характеристикам параметра транзистора в других схемах включения.

Схема замещения транзистора для малого сигнала.

Д ля малого сигнала в активном режиме транзистор рассматривается как линейный четырехполюсник. На рис.10 приведена формальная схема замещения транзистора в системе h-параметров. Эта схема отображает систему уравнений (17) и не содержит ничего сверх этого. На высоких частотах начинает сказываться инерционность транзистора и H-параметры становятся частотно зависимыми.

Инерционность транзистора при быстрых изменениях входных токов обусловлена конечным временем пролета инжектированных носителей и заряжением емкостей p-n-переходов. Время задержки передачи сигнала от эмиттера к коллектору имеет следующие составляющие

= эп + tпр + tкп , (18)

где эп – время заряжения эмиттерного перехода, tпр – время пролета базы, tкп – время задержки в коллекторном переходе. Последним слагаемым обычно можно пренебречь. С учетом задержки коэффициент передачи становится зависящим от времени или частоты. Переходные характеристики обычно аппроксимируют экспоненциальными функциями:

,

где 0 – статический коэффициент передачи. Соответственно, частотная зависимость (j) определяется выражением

, (19)

где =1/ – граничная частота коэффициента передачи . На этой частоте .

Т-образную эквивалентную схему транзистора для схемы ОБ можно получить из модели Эберса-Молла, исключив генератор тока II2 и заменив диоды их дифференциальными сопротивлениями и емкостями, учитывая дополнительно сопротивление базы. Эта схема приведена на рис.13, где rЭ rК – дифференциальные сопротивления эмиттерного и коллекторного переходов, СЭ = СЭбарЭдф, СК = СКбар, rБ – распределенное омическое сопротивление базы, генератор тока управляется током IЭr протекающим по rЭ с коэффициентом 0. Таким образом, часть тока эмиттера расходуется на заряжение емкости СЭ, задержка сигнала определяется постоянной времени rЭСЭ=.

Параметры rЭ, СЭдф и заряд, накопленный в базе Qб, зависят от постоянной составляющей тока эмиттера IЭ0 в рабочей точке:

rЭ=T IЭ0, СЭдф=dQб dUЭЬ= IЭ0tпр T, Qб= IЭ0tпр (20)

Таким образом, эта эквивалентная схема учитывает два первых слагаемых в формуле (18). Сопротивления rЭ, rК, rБ можно рассчитать по статическим h-параметрам, измеренным в рабочей точке:

;

; .

Приведенную схему можно пересчитать на Т-образную эквивалентную схему для включения с ОЭ (рис.14).

Здесь rЭ, rБ имеют те же значения, однако, коэффициент передачи становится частотно зависимым, а дифференциальное сопротивление rK*, и емкость коллектора СK* имеют другие значения:

rK*=rK /(0+1), СK*=(0+1)СK (21)

Эти соотношения получаются из требования эквивалентности этих двух схем. Емкость СЭ исключена из эквивалентной схемы поскольку она учтена в частотной зависимости .

Частотную зависимость коэффициента можно получить, подставив выражение (19) в (4)

, (22),

где =1/ – граничная частота коэффициента передачи . На этой частоте .Постоянная времени совпадает с временем жизни неравновесных носителей в базе и в +1 раз больше, чем :

=(+1)

Соответственно.

= (+1).

Поскольку коэффициент велик, усилительные способности транзистора сохраняются при частотах, значительно превышающих . При >3 в выражении (19) можно пренебречь единицей в знаменателе модуля, тогда

()0/, или ()0=const

Предельной частотой коэффициента усиления тока транзистора пр или fпр=пр/(2) называют частоту, при которой =1. Ее можно определить, измерив на любой частоте f>3f:

fпр=0 f=(f) f (23)

Роль коллекторной емкости.

При изменении напряжения на коллекторном переходе внешний ток IК на высоких частотах меньше, чем IЭ или IБ, т.к. часть тока генераторов расходуется на заряжение емкостей СК или СК*. В схеме ОБ при коротком замыкании на выходе сопротивление rБ окажется соединенным параллельно с емкостью СК. Постоянную времени такой цепочки называют постоянной времени базы б, а также постоянной времени цепи обратной связи ос

бос= rБСК (24)

Если положить =0, эта постоянная времени будет определять предельное быстродействие транзистора. Если в цепь коллектора включено сопротивление RК, оно складывается с rБ. Обычно RK>>rБ поэтому инерционность распределения тока в коллекторной цепи будет определяться постоянной времени RКСК. Инерционность транзистора при наличии нагрузки в схеме ОБ характеризуется эквивалентной постоянной времени oe

oe=+ RКСК (25)

Аналогично, для схемы ОЭ вводится эквивалентная постоянная времени oe

oe=+ RКСК*=+(+1) RКСК (26)

Схема замещения на рис.14 не раскрывает суть физических процессов, определяющих частотную зависимость . Для расчета частотных характеристик в схеме ОЭ часто применяется физическая эквивалентная схема, приведенная на рис.13. Ее называют также гибридной и П-образной.

В этой схеме генератор тока в выходной цепи управляется напряжением на эмиттерном переходе, которому соответствует некоторая условная точка Б внутри транзистора. Частотно независимый параметр S имеет смысл внутренней крутизны.

S=dIК dUБЭ =0 rЭ=I0К T, (27)

где I0К – постоянная составляющая тока в рабочей точке.

Параметры rБ, rК, CК, CЭ, – те же, что и ранее, остальные определяются соотношениями

rКЭ =r*К, CКЭ=C*К , rБЭ=rЭ (+1) (28)

Распределенное сопротивление базы rБ зависит от I0К

(29)

Частотная зависимость тока выходного генератора определяется частотной зависимостью напряжения на емкости СЭ, которая заряжается током базы с постоянной времени rБЭ CЭ=(+1)rЭ CЭ==. С учетом соотношений (20), (23), (27) получаем:

(30)

Транзистор в режиме усиления

При использовании транзистора в качестве усилителя в его выходную цепь включается нагрузка, сопротивление которой будем для простоты считать чисто активным. На рис.16 усилитель на транзисторе изображен в обобщенном виде как четырехполюсник: в выходную цепь включено сопротивление нагрузки Rн; во входной цепи действует источник сигнала, создающий переменное напряжение, , которое должно быть усилено.

Три возможные схемы включения транзистора в качестве усилителя представлены на рис.17. В схемах с ОБ и с ОЭ сопротивление нагрузки Rн включено в коллекторную цепь последовательно с источником коллекторного напряжения , в схеме с ОК нагрузка включена в цепь эмиттера. Во входные цепи включены источники усиливаемого напряжения и напряжения смещения , (ОБ) или (ОЭ, ОК), позволяющие установить рабочую точку на практически линейном участке характеристики, где искажения при усилении минимальны.

Основные параметры режима усиления.

Основным параметрами, характеризующими режим усиления, является следующие:

  1. коэффициент усиления по току ,

  2. коэффициент усиления по напряжению ,

  3. коэффициент усиления по мощности ,

  4. входное сопротивление

  5. выходное сопротивление

Нагрузочные характеристики транзистора.

Характеристики транзистора при наличии нагрузки называются нагрузочными характеристиками. Они имеют иной вид, чем статические характеристики, так как в данном режиме выходное напряжение не остаётся постоянным.. Напряжение коллектора при наличии сопротивления RН в его цепи и ток коллектора IК связаны соотношением:

или (31)

Это выражение, являющееся уравнением прямой, и представляет собой выходную нагрузочную характеристику транзистора. Эта прямая пересекает оси координат в точках при Uк=0 и при . Нагрузочная характеристика строится на семействе выходных статических характеристик транзистора (рис.16).

Для получения входной нагрузочной характеристики транзистора перенесем на семейство входных статических характеристик точки А, B, С полученной нами выходной нагрузочной характеристики. Соединяя эти точки плавной кривой (рис.19), получим требуемую характеристику.

В схеме ОЭ входные статические характеристики в активном режиме практически сливаются и в справочниках обычно приводится лишь одна характеристика для достаточно большого напряжения UКЭ, и ее можно принять в качестве входной нагрузочной характеристики.

По построенным нагрузочным характеристикам можно произвести расчет режима усиления: выбрать область неискаженного усиления, определить напряжение или ток смещения, допустимую амплитуду сигнала, входную и выходную мощность, коэффициент усиления по току, напряжению и мощности.

Связь коэффициентов усиления с h-параметрами.

В нагруженном режиме к уравнениям, связывающим приращения токов и напряжений, добавляется еще одно, связывающее приращение выходного тока и напряжения согласно нагрузочной характеристике:

,

Три уравнения связывают четыре переменные, таким образом, только одна из них является независимой. Исключая из этих уравнений те или другие величины получаем

(32)

(33)

Обычно

h22<<1/RН, (34)

h11/RН>>h12h21, (35)

тогда

(32а)

(33а)

(36)

Усилительные свойства транзистора при различных способах включения.

Схема с ОБ

По эквивалентной схеме по переменной составляющей (рис. 20) находим:

1.

2 .

3.

4.

Недостатком схемы с ОБ является низкое входное сопротивление, затрудняющее согласования ступеней усиления.

Схема с ОЭ

П о эквивалентной схеме по переменной составляющей (рис. 21) находим:

Благодаря более высокому входному сопротивлению и более высокому усилению по мощности схема с ОЭ получила на практике самое широкое распространение.

Схема с ОК

В схеме с ОК на эмиттерном переходе действует напряжение , равное разности между входным и выходным напряжениями. Поэтому коэффициент усиления по напряжению схемы с ОК всегда меньше единицы.

Схему с ОК называют эмиттерным повторителем. В схеме такого каскада возникает 100% последовательно-параллельная отрицательная обратная связь. Благодаря этому эмитерный повторитель имеет высокое входное и низкое выходное сопротивление. Эта схема применяется в основном для согласования источника сигнала с большим выходным сопротивлением с нагрузкой, имеющим малое сопротивление, при обеспечении усиления по току.

Основные способы задания рабочей точки на входных ВАХ БТ.

На рис.17 для задания рабочего режима входной и выходной цепей используется два источника питания На практике обычно применяется один источник питания – Eк, а режим по постоянному току входной цепи осуществляется схемным путем. На рис.23 приведены некоторые способы задания рабочей точки при включении по схеме с общим эмиттером. Разделительные конденсаторы С1, С2, СЭ выбираются с достаточно большой емкостью, их сопротивлением в рабочей области частот можно пренебречь.

Простейшая схема приведена на рис.20а. Эта схема с фиксированным током базы, она называется также схемой со стабилизацией тока базы, т.к. при достаточно большом EК (EК>>UБЭ) IБ не меняется при изменении UБЭ вследствие изменения температуры.

Параметры выбранной рабочей точки входной и выходной цепей могут изменяться при изменении температуры в результате изменения токов IЭ и IБ вследствие изменения токов IКБО (ОБ) , IКЭО (ОЭ). Для оценки влияния изменения тока IКБО (IКЭО) на ток коллектора IК используют параметр Кнест – коэффициент нестабильности, определяемый как

Кнест = dIК /dIКБО

Простейшая схема не обеспечивает стабильности коллекторного тока при изменении температуры, коэффициент нестабильности велик:

Кнест = dIК / dIКБО = 1/(1+h21Б)=+1

Схема выбора и стабилизации рабочей точки с резистором между базой и коллектором (рис.18б) позволяет снизить коэффициента нестабильности в [1+h21Э(RК + RБ)] раз относительно схемы рис.18а:

Кнест = (1 + h21Э)/(1 + h21Э(RК + RБ)).

Однако данная схема приводит к появлению обратной связи по напряжению а также к снижению входного сопротивления транзистора. Для исключения этих явлений (недостатков) сопротивление RБ разбивают на две части и заземляют среднюю точку через конденсатор

Для стабилизации рабочей точки транзистора наиболее часто применяют схему с делителем напряжения на базе и резистором в цепи эмиттера, показанную на рис.18в. Сопротивления R1, R2 выбираются достаточно малыми, чтобы ток, проходящий через них, во много раз превышал ток базы IБ, (обычно Iд=(5 10)IБ). В этом случае потенциал базы относительно земли почти не зависит от тока базы. В цепь эмиттера включен резистор RЭ, обеспечивающий отрицательную обратную связь по постоянному току. Увеличение тока коллектора (эмиттера) вызывает уменьшение разности потенциалов UБЭ, что приводит обратно к уменьшению тока коллектора IК.

Эта схема при правильном выборе параметров обеспечивает высокую стабильность рабочей точки и выходных характеристик с изменением температуры; стабильность режима при замене одного транзистора другим.

Анализ схемы приводит к следующему выражению для коэффициента нестабильности

При правильно спроектированной схеме величина Rэh21э/(Rэ+R1)>>1, тогда Кнест=1+R1/Rэ. Обычно резистор R2 берут в несколько раз больше, чем входное сопротивление транзистора по переменному току.

Ключевой режим работы БТ.

Ключевой режим работы характеризунтся большой амплитудой переключающего импульса, когда транзистор переходит из состояния с большим внутренним сопротивлением (ключ разомкнут) в состояние с малым сопротивлением (ключ замкнут) и обратно..

Схема простейшего ключа на n-p-n-транзисторе приведена на рис.24. На рис.25а показаны выходные статические характеристики, нагрузочная характеристика и расположение рабочих точек A и B. На рис.25б показано расположение рабочих точек A и B на входных характеристиках.

В точке A транзистор находится в режиме отсечки, на базу подано запирающее напряжение –EБ, напряжение на электродах практически совпадают с э.д.с. источников:

UК EК, UБ –E-Б

В точке B транзистор находится в режиме насыщения, на базу подано отпирающее напряжение +EБ, токи электродов определяются внешними цепями:

I+Б (E+Б - U) / RБ, IКНEК/RК

Для перевода в режим насыщения необходимо выполнить условие

IБIБН, или, что то же, I+Б IКН,

г де IБН  ток базы, соответствующий границе режима насыщения,  = IКН IБН коэффициент усиления тока базы в режиме большого сигнала. Силу этого неравенства характеризуют оcобым параметром – степенью насыщения S:

S = I+Б /IБН = I+Б /IКН (37)

Статическими параметрами ключа являются остаточное напряжение UКН во включенном состоянии (точка B) и остаточный ток Iост в выключенном состоянии (точка A). В ключевых схемах транзистор находится в активном режиме лишь в переходном состоянии.

Остаточное напряжение складывается из напряжения UКЭ и падения напряжения на омическом сопротивлении коллектора rKK:

UКН= UКЭ + rKKIКН

Первое слагаемое определяется формулой:

, (38)

где i – инверсный коэффициент передачи тока базы.

Быстродействие ключа характеризуется динамическими параметрами – временем включения tвкл и временем выключения tвыкл.

Переходные процессы

Р ассмотрим переходные процессы при переключении ключа из состояния “выключено” в состояние “включено” и обратно. На рис.23 приведены временные диаграммы напряжений, токов и накопленного заряда при включении и выключении транзисторного ключа.

В исходном состоянии на базу транзистора подано запирающее напряжение –EБ. Процесс отпирания транзистора при подаче отпирающего напряжения +E+Б можно разделить на три этапа: задержка фронта, формирование фронта и накопление заряда.

Этап: задержки фронта обусловлен заряжением входной емкости запериого транзистора от значения –EБ до напряжения отпирания эмиттерного перехода U (для кремниевого иранзистора U0,6В для германиевого U0,2В). Этот процесс протекает с постоянной времени τc

τc=RБCвх (39)

Входную емкость Свх обычно принимают равной сумме барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов

Cвх=CЭбар+CКбар (40)

Время задержки фронта определяется формулой

(41)

Ток заряжения входной емкости показан на рис.21 штриховой линией. В момент t1 открывается эмиттерный переход и начинается инжекция носителей в базу, транзистор переходит в активный режим. На этом этапе коллекторный ток возрастает до значения IКН. Процесс формирования фронта характеризуется эквивалентной постоянной времени τoe

, (42)

где τ – время жизни неосновных носителей в базе, - усредненная емкость коллекторного перехода. Обычно принимают =1,6СК для сплавных и =1,К для дрейфовых транзисторов, где СК – емкость коллекторного перехода запертого транзистора. Длительность фронта tф= t2-t1 определяется формулой

(43)

При S>>1 формула упрощается:

tф = τoe / S (43а)

В конце этапа формирования фронта в базе транзистора накапливается заряд Qгр, а напряжение на коллекторном переходе падает до нуля. После того как транзистор начал работать в режиме насыщения внешних изменений в схеме ключа не происходит. Однако продолжается накопление заряда, причем на данном этапе заряд накапливается не только в базовом, но и в коллекторном, слое. В конце этапа накапливается стационарный заряд Qстац

, (44)

где - среднее время жизни в базовом и коллекторном слоях. Длительность этого процесса составляет примерно 3 . Если длительность входного импульса меньше, чем 3 , накопленный заряд будет меньше стационарного значения.

Процесс выключения начинается в момент t3, когда на базу подается запираюшее напряжение. В момент переключения на обоих переходах сохраняется прямое смещение, близкое к U. При этом коллекторный ток остается равным IКН. Базовый ток принимает значение:

(45)

На первом этапе процесса выключения происходит рассасывание накопленного заряда за счет экстракции p-n-переходами током и за счет рекомбинации. Скорость изменения заряда

Окончание этапа рассасывания характеризуется тем, что концентрация избыточных зарядов на коллекторной границе базы падает до нуля и на коллекторном переходе восстанавливается обратное напряжение. Только после этого может начаться уменьшение коллекторного тока и формирование среза импульса. Длительность этого процесса называется временем рассасывания tр или временем задержки среза tхср. В конце этого этапа в базе остается некоторый остаточный заряд Qост. Время рассасывания определяется интегрированием выражения (47) в пределах от до Qост:

(46)

Обычно Qост значительно меньше Qгр, а Qгр<< Qстац, поэтому в первом приближении можно пренебречь остаточным зарядом. Тогда

(46а)

По окончпнии процесса рассасывания начинается последний этап переходного процесса – запирание транзистора. Длительность запирания обычно определяется процессом заряжения коллекторной емкости, протекающей с постоянной времени τк=RК , длительность среза по уровню IК=0,1IКН равна

tc=2,3 RК (47)

Время включения tвкл и время выключения tвыкл, соответственно, равны

tвкл= tзф+ tф, tвыкл.= tр+ tс (48)

При практическом определении времен tзф, tф, tр, tс обычно используются уровни 0,1IКН и 0,9IКН

30

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]