Курсовая транзисторный ключ. Транзисторный ключ. Содержание Введение 1 Теоретическая часть Характеристика транзисторного ключа Статические режимы работы транзисторного ключа Включение транзисторного ключа Выключение
 Скачать 99.77 Kb.
|
|
1.3 Включение транзисторного ключа Транзистор переходит из режима отсечки в режим насыщения и обратно не мгновенно, а в течение определенного времени. Эта инерционность биполярного транзистора обусловлена двумя основными факторами: накоплением заряда неосновных носителей в базе и емкостями коллекторного Ск и эмиттерного Сэ переходов. Кроме того, на длительность переходных процессов транзисторного ключа оказывает влияние емкость нагрузки Сн. Расчет длительности переходных процессов в транзисторном ключе проводится методом заряда, базирующимся на том факте, что в базе объемный заряд неосновных носителей скомпенсирован, т. е. база электрически нейтральна. Метод заряда. Так как в базе (p-область) неосновными носителями являются электроны, то при uбэ > Uотп ток базы iб(t) определяет скорость накопления электронов dq/dt в ней (q — заряд неосновных носителей) и компенсирует их убывание. Кроме того, ток базы идет на перезарядку емкостей' Ск и Сэ при изменении напряжения на переходах. Следовательно,  (1.2)Если емкостные токи коллекторного  и эмиттерного  переходов невелики, то уравнение (1.2) упрощается:dq/dt + q/t = iб(t) (1.3) В стационарном состоянии, когда dq/dt = 0, q = Iб, (1.4) т. е. избыточный заряд неосновных носителей в базе пропорционален базовому току. Это соотношение справедливо не только в активном режиме, но и в режиме насыщения транзистора. С помощью уравнений (1.2) или (1.3) можно определить объемный заряд неосновных носителей в базе в функции времени. Однако при расчете импульсных схем на транзисторах основной интерес представляет определение закона изменения коллекторного тока. В активном режиме работы транзистора при условии, что распределение концентрации неосновных носителей заряда в базе является линейным, имеет место соотношение, которое с известным приближением дает связь между зарядом неосновных носителей в базе и коллекторным током транзистора:  (1.5)Это соотношение в стационарном режиме справедливо с высокой точностью. Однако в переходном режиме, длительность которого соизмерима с временем распространения носителей вдоль базы, линейный характер распределения неосновных носителей в базе нарушается. Решая уравнения (1.2) или (1.3) и используя соотношение (1.5), можно определить закон изменения коллекторного тока при заданном базовом токе. Преобразуем по Лапласу уравнение (1.3), поскольку это упрощает процедуру решения при различных начальных условиях:  (1.6)где q(0) — начальное значение заряда неосновных носителей в базе; р — оператор Лапласа. Задержка включения. Рассмотрим процесс включения транзисторного ключа при условии, что в момент времени /о на его входе напряжение скачком изменяется от Uб- до Uб+ (рис. 7.5). В базовой цепи устанавливается ток  . Хотя управляющее напряжение изменяется скачком, разность потенциалов между базой и эмиттером из-за наличия прежде всего емкостей Сэ и Ск нарастает до значения Uотп при котором транзистор открывается, но не сразу, а в течение определенного времени. Таким образом, импульс коллекторного тока начинается в момент времени, т. е. с некоторой задержкой относительно момента подачи отпирающего напряжения Интервал времени tзд = t1 – t0 определяет длительность стадии задержки - время, в течение которого происходит перезарядка емкостей Сэ и Ск. Так как в это время через транзистор протекают емкостные токи, то эквивалентная схема транзисторного ключаВ транзисторном ключе обычно Rб > Rк поэтому, пренебрегая Rк получим цепь первого порядка, переходной процесс в которой определяется соотношением  где  Когда емкость нагрузки транзисторного ключа Сн соизмерима или больше суммарной емкости переходов  . После подстановки получим: Стадия задержки заканчивается, когда  поэтому |