Гусев - Электроника (944138), страница 102
Текст из файла (страница 102)
В интервале времени от г, до 77 р-и-переход открыт и ток диода остается практически неизменным. В момент времени г, напряжение на р-и-переходе становится практически равным нулю, а кон- центРациЯ дыРок на гРанице пеРехода Рв)7 )=Р, . НачинаЯ с момента т обратный ток диода постепенно уменыпается, кривая распределения концентраций рв(х) опускается вниз и ее градиент у границы надает. Время восстановления сопротивления диода можно найти из выражения )„„.=т,1п 1+ "" Х).
).кх у (7. 21) При подключении диодного ключа к источнику напряжения ток через него устанавливается не сразу, а увеличивается с течением времени вследствие уменьшения сопротивления базы при накоплении в пей избыточного заряда. Таким образом, при отпирании и зипиринии диодного ключи напряжения и токи ° в х)епи устанавливаются не мгновенно, а в течение промезхсутка времени, значение которого зависит от париметров диода и его режимов риботы. 1 7.3. КЛЮЧИ НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ тк аква Ек Ока а) Рае. 7.) Э. Схема проетейьчего ключа )е), его выходные 16) в входные характеркехнкн (к) 505 Транзисторные ключи (ТК) являются одним из наиболее распространенных элементов импульсных устройств.
На их основе создаются триггеры, мультивибраторы, коммутаторы, блокинг-генераторы и т. д. В зависимости от целевого назначения ТК и особенностей его работы схема ТК может несколько видоизменяться. Но несмотря на зто, в основе всех модификаций лежит изображенная на рис. 7.13, а транзисторная ключевая схема. В ТК транзисторы работают в нескольких качественно различных режимах, которые характеризуются полярностями напряжений на переходах транзистора.
Принято различать следуюгцие режимы работы ключа: режим отсечки; нормальный активный; инверсный активный; режим насыщения, Транзисторный ключ по своей схеме подобен транзисторному усилителю с ОЭ. Однако по выполняемым функциям и соответственно режимам работы активного элемента он существенно отличаемся от усилительного каскада. ТК выполняет функции быстродействующего ключа и имеет два основных состояния: разомкнутое, которому соответствует режим отсечки транзистора (транзистор заперт), и замкнутое, которое характеризуется режимом насыщения транзистора или режимом, близким к нему. В течение процесса переключения транзистор работает в активном режиме.
Процессы в ключевом каскаде носят нелинейный характер. Статические характеристики ТК. Поведение ТК в статическом режиме полностью определяется статическими характеристиками транзистора, При их анализе обычно используют семейство выходных коллекторных характеристик 1„=1 (~/к ) и семейство входных характеристик 1ь — — 1((/Б ) (рис. 7.(3, б, Б). В режиме отсечки оба перехода биполярйого транзистора смещены в обратном направлении, Различают режимы глубокой и неглубокой отсечек. В режиме глусюкой отсечки к р-л-переходам приложены напряжения, превышающие (3 —: 5)ппр. (см, ~ 2.7).
Полярность их такова, что коллекторный и эмиттерный переходы смещены в обратном направлении. В этом режиме токи электродов транзистора имеют наименьшие значения, что характеризует разомкнутое состояние ТК. В режиме неглубокой отсечки модуль напряжения на одном из переходов меньше (3 —: 5) лггр, . Оба перехода смещены в обратном направлении, Однако токи электродов несколько больше, чем в режиме глубокой отсечки, и их значения существенно зависят от приложенного напряжения.
Область глубокой отсечки практически совпадает с самой нижней кривой семейства коллекторных характеристик, которую иногда называют характеристикой отсечки. Характеристика отсечки снимается при разорванной цепи эмиттера (1э=0), когда ток коллектора 1 =1 „= — 1 .
Токи и напряжения электродов биполярного транзистора находят из (2.34). В режиме глубокой отсечки 1 =1 ~кг г 1э 1 КБО: 1Б 1КБО ' игг, Ввиду того что обычно лггкг с<)ггг„часто считают, что 1э — О. Так как напряжение П э в закрйтом состоянии (точка и на рис. 7.4,6) определяется из выражения ( Кзи 1'к 1КБО 1'к Ек: (7.22) то сопротивление транзистора .~~г 1 кэи г 1кБО 1к кБО (7.23) Оно, как правило, носта~очно велико (не менее 100 кОм). 506 В быстродействующих 1 ключах сопротивление Я„ 1кас 1к берут неболыпим (порядка нескольких кОм) для умень- Ф,(' з щения задержки, связанной 5 с перезарядкои барьерной С„и паразитных емкостей.
1Б Поэтому выходное сопротивление рассматриваемого цифрово1 о ключа определя- 111, 1 '1 г Ф 5 иэб ется сопрот ивлением Я„: сйэ 1 1 '~вык ~к С уменьшением до нуля б напряжения, приложенного к базе (1/эБ=О), транзистор Рис 21б. Ггафики коков транзистора продолжае'г оставаться за а области отсечки и а иачалс активной обласэи пертым, но его токи несколько изменяются. При этом ток базы остается практически неизменным и Равным 7,= — 7кво. Ток эмиттера на границе отсечки существенно увеличивается и изменяет свой знак.
Его значение можно получить из (2.39) и (2.40): (7.24) Э 21'э1 КБО' К ( + 21э1) ~КБО' (7.25) Изменение трех токов в области отсечки иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 7.14. Важно подчеркнуть, что глуоина отсечки, а также токи эзииттера и коллектора зависят от значения сопротивления, включенного в иепь базы. Это обусловлено тем, что в базовой цепи протекает ток обратносме1ценных переходов транзистора, который создает дополнительное падение напряжения на сопротивлении 1сб. В ито1.е напряжение, приложенное между базой и эмиттером транзистора, отличается от напряжения ~ вк ' ~ БЭ эвк 1КБО~Б' Для нахождения (УБ воспользуемся графоаналитическим методом, который применяли ранее при построении линии нагрузки.
Для этого из точки, соответствующей 11,„(рис. 7.14), проведем прямую, тангенс угла наклона которой равен 1(ЯБ, причем для уяснения влияния сопротивления Я проведем прямые, соответствующие двум сопротивлениям в цепи базы: 7(,' и )(з(7(," > А,ь). Точки пересечения этих прямых с 1б определяют действительный режим работы транзистора. При сопротивлении яь транзистор находится в режиме отсечки.
хотя и недостаточно глубокой, как можно было бы ожидать, судя по значению (l,„. бот При сопротивлении Яв транзистор переходит в активный режим, хотя У'„, и отрицательно. Это объясняется тем, что ток базы создает на сопротивлении Яв падение напряжения, которое вычитается из Н,„и изменяег режим работы транзистора. Поэтому сонротивление базы во избежание подобных нежелательных явлений следует выбирать из условия 1 Я =и„(и„, (7,26) т. е.
ток коротко~о замыкания ис~очника Н„„с внутренним сопротивлением Я; должен значительно превосходить максимальный обратный ток коллекторного перехода. Соответственно сопротивление в цепи коллектора должно удовлетворять неравенству 1квоЯ,= Нн (7.27) При этом в выражениях ~7.26) и (7.27) следует брать максимальное значение тока 1кво лри наивысшей темнераттре. В режиме насыщения оба р-н-перехода транзистора смещены в прямом направлении (см. ~ 2.7). При этом падение напряжения Н мало и нри малом токе 1к составляет десятки мВ. На коллекторных характеристиках транзистора область насьнцения характеризуется линией насыщения ОН (см. рис. 7.)3. 6). Каждой точке этой линии соответствует некоторое значение напряжения Н э в — Нк„,, и тока 1„=1 „„. Ток 1„„„ называется коллекторным током насыщения. Как видно из характеристик, эти величины связаны между собой линейной зависимостью (7.28) иис Ят ~ квас 1кнас где Я,,„, — сонротивление насыщенного транзистора.
Значения Я„., определяются крутизной линии насьлцения. Обычно оно достаточно мало (десятки — сотни Ом). Каждой точке линии ОН соответствует некоторое граничное значение тока базы 1.=1.„„„при котором транзистор входит в насыщение, Этот режим появляется вследствие того, что максимальный ток коллектора транзистора ограничен напряжением источника питания и параметрами внешних цепей.
В рассматриваемом случае 1к,, ~Ек!Я. (7.29) Если ток базы задать таким, что 1. =- 1. Ьх,, > 1„,„„, то нри данном источнике напряжения и параметрах внешней цепи такой ток 1 получить нельзя. Транзистор откроется нолностью, но и через него будет протекать ток 1„ который меньше 1.. Это максимальное значение тока коллектора и называют коллекторным током насышения. Значение его обычно оценивают приближенно с помощью уравнения 508 (7.30) 1 „.,=1к,„хЕ„)й„.
Из сказанного следует, что в режиме насыщения нарушаются соотношения между точками электродов транзистора, характерные для активного режима. Поэтому критерием насыщения является неравенство 1Б 1Бнас )К нас г 'гггэ (7. 31) или 1кнас ~ 1к=ггггэ1Б. (7.32) Для количественной оценки глубины насыщения вводят параметр сте>гень насыщения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
