Динамические характеристики ключа.

 

Распределение зарядов в базе транзистора

,                                                                                                (38)

где  - время жизни частиц, а  описывает рекомбинацию частиц.

                                                                             (39)

 

 

1. Нормальный активный режим.

                                                                                                              (40)

; .

 

2. Режим насыщения.

                                                                                                               (41)

; .

 

 

3. Режим отсечки.

 

                                                                                                              (42)

Переходные характеристики ключа с общим эмиттером.

 

1. Положительный фронт.

 

 

;

                                                                                                  (43)

 

Перерисуем графики более подробно.

 

                                                                                               (44)

 

 

В любой схеме времена фронтов надо уменьшать. Существует два способа: за счёт изменения входных сигналов и за счёт изменения номиналов схем (схемотехнический путь).

 

1. Увеличение :

 

На практике обычно используют второй путь – схемотехнический.

 

2. Уменьшение , для этого увеличивают .

 

После момента , когда , транзистор из нормальной активной области работы переходит в режим насыщения. Это означает, что в базе транзистора накапливается много зарядов (база насыщается зарядами).

Если база перенасыщена зарядами, то время жизни  уменьшается.

                                                       

 

Т.к. время жизни уменьшилось, то процесс возрастания заряда пошёл быстрее.

Из стадии переключения  мы находим две важные величины.

 

После стадии  с момента времени  наступает стадия накопления зарядов в базе. Она характеризуется тем, что во внешней цепи ток  и напряжение  не изменяются. Происходят только внутренние процессы накопления зарядов в базе (см. график ). Эта стадия будет продолжаться до момента , когда приходит отрицательное запирающее напряжение.

С момента  действует отрицательная ступенька тока  и поэтому, теоретически, заряд в базе стремился бы к величине . На практике, в процессе уменьшения, заряд в базе  в момент времени  достигает своего значения . Это означает, что транзистор из режима насыщения переходит обратно в нормальный активный режим.

Т.к. на участке  транзистор ещё находится в режиме насыщения, то во внешней цепи токи и напряжения не изменяются.

Т.о. из графиков видно: входной сигнал тока  изменился в момент времени , а ток и напряжение не изменились и остаются постоянными до времени .

Интервал  называется интервалом рассасывания (временем задержки).

 

Рассчитаем время рассасывания.

Интервал  будем называть стадией рассасывания носителей из базы.

Ранее нами было получено общее решение для зарядов в базе транзистора для любого режима его работы.

                                                                               (45)

Найдём решения уравнения (45) в момент времени .

 

 

                                                                                        (46)

 

Пути уменьшения времени задержки.

 

1. Увеличиваем отрицательную ступеньку .

2. Схемотехнический путь. Увеличиваем  за счёт уменьшения . В данном случае мы имеем явное противоречие с параметром , для которого надо было увеличивать .

 

2. Отрицательный фронт.

 

После момента  начинается стадия отрицательного фронта. На этой стадии транзистор работает в нормальном активном режиме и запирается отрицательной ступенькой до полной отсечки.

 

С момента времени  заряд будет уменьшаться более медленно.

 

Стадия запирания  заканчивается в момент времени , когда общий заряд в базе будет тождественно равен нулю .

                                                                                               (47)