Физические основы электроники. Глазачев А.В - 71 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

А.В. Глазачев, В.П. Петрович. Физические основы электроники. Конспект лекций
71
насб
насбб
I
II
N
-
= . (3.56)
Рассмотрим переходный процесс переключения транзистора. Пусть на вход транзистора подан сигнал
(рис. 3.39). На интервале
1
0 tK эмиттерный переход смещен в прямом направлении и по нему проте-
кает базовый ток
б
I . При этом ток в коллекторной цепи начнет протекать с задержкой на время
з
t ,
которое требуется инжектируемым в базу носителям для прохождения расстояния, равного ширине
базовой области.
Затем коллекторный ток нарастает посте-
пенно в течение времени
ф1
t , что связано с про-
цессом накопления носителей в базе. После окон-
чания входного импульса в точке
1
t входной сиг-
нал меняет полярность; эмиттерный переход сме-
щается в обратном направлении и инжекция носи-
телей в базу прекращается. Но поскольку в базе
был накоплен некоторый заряд носителей, то ток
коллектора еще в течение времени
р
t будет под-
держиваться, а затем снижаться до нуля в течение
времени
ф2
t . Время
р
t называют временем расса-
сывания неосновных носителей в зоне базы. Таким
образом, импульс коллекторного тока существен-
но отличается от входного импульса в первую
очередь тем, что имеет заметные фронты нараста-
ния и спадания.
Фронт спадания коллекторного тока в основном определяется степенью насыщения транзистора.
Поэтому с целью избегания глубокого насыщения в цепь базы обычно вводят ограничительное
сопротивление
б
R (рис. 3.38). А с целью уменьшения времени включения
ф1
t это ограничительное
сопротивление шунтируют конденсатором
ф
C , который в первый момент времени шунтирует
сопротивление
б
R и поэтому обеспечивает быстрое нарастание базового, а следовательно, и
коллекторного тока
к
I . Затем, когда он зарядится от источника входного сигнала, ток базы потечет
уже через ограничительное сопротивление
б
R
и будет ограничен рост тока
б
I и, следовательно,
степень насыщения транзистора. Конденсатор
ф
C поэтому называют форсирующим (ускоряющий
процесс включения транзистора).
Рассмотрим диаграмму, отражающую величину потерь в транзисторе, работающем в ключевом
режиме. На рис. 3.40, а представлена форма входного импульса (ток базы
б
I ). На рис. 3.40, б упро-
щенно изображена форма импульса коллекторного тока
к
I .
Для простоты будем считать, что ток базы
б
I нарастает в течение фронта
ф1
t линейно до вели-
чины
maxк
I и в течение фронта
ф2
t спадает до величины обратного тока коллекторного перехода
к0
I .
На рис. 3.41, в показано изменение напряжения на коллекторе
к
U от максимального значения, при-
ближенно равного
к
E , до минимального значения
к0
U .
На рис. 3.40, г представлена мощность
P
, рассеиваемая на транзисторе:
òòòò
+++=
п
ф2
ф2
и
и
ф1
ф1
к0кккэmaxкк0
0
ккэ
1111
t
t
t
t
t
t
t
dtIE
T
dtiu
T
dtIU
T
dtiu
T
P , (3.57)
где
T
– период следования импульсов;
ф1
t и
ф2
t – длительность фронта нарастания и спадания тока;
к
u и
к
i – мгновенное значение тока и напряжения в течение фронтов нарастания и спадания,
и
t – длительность импульса коллекторного тока;
п
t – длительность паузы между импульсами.
б
I
к
I
t
t
з
t
ф1
t
ф2
t
р
t
1
t
2
t
Рис.3.39. Переходный процесс переключения транзистора

Страницы