labnik2 (520480), страница 5

Файл №520480 labnik2 (Все лабораторные работы) 5 страницаlabnik2 (520480) страница 52013-09-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

t0-1 = (EПИТ+ UD)ОЭ /(IБrКЭ),

или t0-1EПИТ CКБ / IБ, (3.15)

если ((+1)CКБ rКЭ)  , и это свидетельствует о том, что практически, весь ток IКС определяется током перезарядки емкости CКБ (IКСIC КБ IБ).

После проведения таком способом численной оценки длительности фронта t0-1 здесь полезной является оценка изменения тока индуктивности IL за время фронта и, таким образом, – оценка справедливости предположений, сделанных при решении уравнения (3.12).

Рис. 3.8. Эквивалентная схема замещения ключа на стадии восстановления

На второй стадии закрытия транзистора напряжение на его коллекторе практически не изменяется (резистор R1 отсутствует) и составляет (EПИТ + UD). Для тока индуктивности возник путь прохождения по контуру LVD1 - RН (рис. 3.8), и индуктивность не препятствует уменьшению тока коллектора – рабочая точка начинает перемещаться в точку "А". В этом случае справедливым становится уравнение (3.2) при условии IБС =IБ. Поскольку потенциал коллектора практически не изменяется, то  = . В результате

время закрытия транзистора (tЗАКР), т.е. изменение его тока от IКН до 0 составляет

tЗАКР = b ln ((IКН + b0IБ) / b0IБ) (3.16)

В случае, если используется резистор R1, то по мере уменьшения тока коллектора транзистора (рис. 3.2), ток через резистор R1 возрастает (помним, что (IR1 + IК = IL)  const). На выходе ключа наблюдается перенапряжение (рис. 3.3, г, штрих-пунктир). Рабочая точка передвигается в положение "F". Изменение напряжения UС КБ приводит к продолжению перезарядки емкости CКБ, а, следовательно – необходимо использовать постоянную ОЭ1 в уравнении (3.12). Время закрытия транзистора составит

tЗАКР = ОЭ1 ln ((IКН + b0IБ) / b0 IБ). (3.17)

где ОЭ1 = ( + ( +1) CКБ (R1rКЭ)).

Следует обратить внимание, что на этапе закрытия транзистора на его коллекторе может выделяться значительная энергия, так как протекает максимальный ток (IК=IКН) и имеет место повышенное напряжение (UК = EПИТ и более).

Этап восстановления (Рис. 3.8). Транзистор закрылся. Ток индуктивности протекает по контуру LVD1 – RН – (R1). В момент времени, когда IК станет равным нулю, ток резистора R1 принимает максимальное значение. В дальнейшем этот ток уменьшается с постоянной времени 1 = L(RН+R1) по мере расходования энергии, накопленной в индуктивности. Выходное напряжение уменьшается, и рабочая точка перемещается в положение "A" за время восстановления tВОССТ  31.

Использование ускоряющей емкости. При введении в цепь управления “ускоряющей” емкости (рис. 3.9) ток, поступающий в базу транзистора в начальный момент времени (IБ+), увеличивается. Это ведет к сокращению длительности tЗД и t1-0 (см. соотношения (3.1) и (3.6)). Читателю предлагается самому вычислить ток IБ+ при наличии “ускоряющей” емкости.

При выключении ключа заряд, накопленный на “ускоряющей” емкости, создает напряжение на ней полярностью “” к базе. Это увеличивает ток базы IБ и позволяет уменьшить длительности всех стадий (tРАСС, t0-1, tЗАКР) при закрытии транзистора. Ток IБ рассчитать самим!

Рис. 3.9. Эквивалентная схема замещения ключа при учете “ускоряющей” емкости

Во всех случаях важно так выбрать величину “ускоряющей” емкости, чтобы ее заряда хватило на время формирования всех стадий переходного процесса и одновременно не возникало существенного запирающего напряжения на эмиттерном переходе при выключении транзистора. Уменьшению обратного смещения на эмиттерном переходе и, таким образом, предохранению его от пробоя служит диод VD2
(рис. 3. 9).

Методические указания по проведению измерений

Переходные процессы в каскаде, работающем в режиме ключа, наблюдаются с использованием осциллографа (типа С1-94). Управление ключом осуществляется с помощью генератора прямоугольных импульсов (типа Г5-54). Вход осциллографа и входной кабель характеризуются значительной емкостью (40 и 100 Ф, соответственно), так что непосредственное присоединение осциллографа к исследуемой цепи может увеличить емкость в схеме и исказить переходной процесс. В связи с этим желательно использовать кабель с входным делителем напряжения. Это уменьшит емкость, вносимую в схему в процессе измерения. Но в этом случае при чтении показаний осциллографа следует учитывать коэффициент деления напряжения входным делителем.

В процессе измерения длительности переходных процессов необходимо использовать внешнюю синхронизацию осциллографа. Это обеспечивает независимость уровня синхронизации от амплитуды импульсов управления ключа (EГ) и повышает точность отсчета длительности исследуемого процесса.

Задание

1. Теоретически рассчитать длительность tЗД, t1-0, tРАСС, t 0-1, tЗАКР, tВОССТ используя параметры транзистора и элементов схемы, указанные на стенде.

2. Исследовать процесс включения ключа без использования “ускоряющей” емкости для нескольких значений импульса тока базы IБ+(EГ+). Построить зависимости tЗД и t1-0 от IБ+, зарисовать характерные осциллограммы.

3. Исследовать процесс выключения ключа без использования “ускоряющей” емкости для нескольких значений тока базы IБ+(EГ+). Построить зависимости tРАСС, t 0-1, tЗАКР от IБ+, IБ, зарисовать характерные осциллограммы.

4. Повторить пункты 2 и 3 при использовании “ускоряющей” емкости для одного (двух) значений тока базы.

5. Ввести резистор R1, наблюдать перенапряжения. Провести измерения пункта 2 и 3 для одного (двух) значений тока базы.

Библиографический список

1.Степаненко И. П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1977.

2.Гусев В.Г., Гусев В.М. Электроника - М.: Высшая школа, 1982г.

3.Каретников И.А., Соловьев А.К., Чарыков Н.А. Усилительные и логические устройства / Лаб. практикум, - М.: Изд-во МЭИ, 1992г.

Лабораторная работа № 4

Работа ключа на основе МОП-транзистора на активно-индуктивную нагрузку

Цель работы: получить навыки исследования переходных процессов при включении и выключении n-канального МОП-ключа, работающего на активно-индуктивную нагрузку. Провести теоретические оценки длительности основных стадий процесса. Сравнить с экспериментальными наблюдениями.

Конструкция МОП-транзистора и особенности характеристик.

В лабораторной работе используется MOS-N-FET транзистор типа
IRF 520, специально разработанный для работы в ключевом сильноточном режиме. Его электрические параметры:

UСИ MAX = 100 В, IСТ MAX = 6 A, RСИ ВКЛ = 0,27 Ом , b = 0,45  0,8 A/B2.

Такие характеристики транзистора получены благодаря особенностям его конструкции. На рис. 4.1, а представлена одна из ячеек прибора. Транзистор имеет несколько сотен таких ячеек. Каждая ячейка имеет сильнолегированные n+ - стоковую и истоковую области, что понижает сопротивление транзистора во включенном состоянии (RСИ ВКЛ).

Обеспечен хороший теплоотвод от стока на медный корпус прибора.

Рис. 4.1. а – конструкция МОП-транзистора; б – семейство выходных характеристик

Транзистор обладает повышенной удельной крутизной (b) благодаря малой толщине подзатворного диэлектрика и очень большому отношению (w/L  1000) – ширины канала (w) к его длине (L). В обычной конструкции малая толщина подзатворного диэлектрика ведет к уменьшению напряжения пробоя UСИ. В данной конструкции для повышения напряжения пробоя используется эффект расширения слоя ОПЗ между p- и n- областями (вплоть до их смыкания) при увеличении напряжения на стоке транзистора. Слой ОПЗ является изолятором и защищает от пробоя подзатворный диэлектрик. Кроме того, это изменяет (в лучшую сторону) выходные характеристики транзистора
(см. рис. 4.1, б). Действительно, расширяющийся слой ОПЗ не дает проникать электрическому полю стока в подзатворный диэлектрик и увеличивать ток стока. Этому же способствует очень большое отношение w/L. В результате – в области малых напряжений (UСИ вплоть до 0,1В) выходные характеристики транзистора становятся весьма пологими (RСИ достигает 10 5 Ом), а линия RСИ ВКЛ – достаточно крутой. Это очень полезно, поскольку на открытом (включенном) транзисторе падает весьма малое напряжение даже при токах 10–100 мА. (В обычном маломощном МОП - приборе характеристики IС=f(UСИ) при малых напряжениях расходятся веером, что уже при указанных токах создает значительное падение напряжения на включенном транзисторе). Транзистор защищен от перенапряжений диодом Шоттки. Последний выполнен в виде контакта n-сток - p+ - исток.

Дополнительно, для данного типа прибора на рис. 4.2. а, б представлены зависимости CЗС = f (UСИ) и IС = f (UЗИ). Эти характеристики полезно использовать при проведении оценочных расчетов длительности переходных процессов в ключе.

Рис. 4.2. а – зависимость СЗС от UСИ; б – зависимость IС от UЗИ

Работа ключа.

Первое приближение – считаем транзистор безинерционным, т.е. S, СЗС, СЗИ, ССИ = 0. Будем считать, что в начальной стадии транзистор VT закрыт (см. схему на рис. 4.3, а), и на выходе наблюдается высокое напряжение UВЫХ = EПИТ. Схема замещения ключа представлена на
рис. 4.3, б
.

Рис. 4.3. а – cхема ключа на МОП-транзисторе; б – его полная схема замещения

При поступлении на затвор транзистора положительного прямоугольного импульса напряжения амплитудой несколько большей, чем напряжение отсечки (UОТС), транзистор открывается, однако индуктивность нагрузки (L) препятствует нарастанию тока. Формируется передний фронт выходного напряжения – фронт спада (t1-0). Для безинерционного транзистора фронт спада очень крутой. Транзистор включается, но ток стока (IС) равен нулю!

За время нахождения транзистора во включенном состоянии UВЫХ  0, ток индуктивности (L) = ток стока транзистора (IС) будет нарастать с постоянной времени   L / RН, и к окончанию действия запускающего импульса достигнет определенной величины.

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
665 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов учебной работы

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6417
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее