Файл: Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие.pdf

жения и 6э — const. При соответствующем выборе величины/„ не­ трудно обеспечить в обоих случаях один и тот же стационарный режим транзистора, но переходные процессы при питании схемы от генератора тока или генератора напряжения оказываются раз­ личными.

к -~ ? Iбм■

(13.58)

Ввиду того, что к > к, через р—«-переход эмиттер—база ин­ жектируется в базу большее количество носителей тока, чем ухо­

133

заряд Яь неосновных носителей тока (дырок). По мере роста за­ ряда Яо усиливается рекомбинация неосновных носителей тока с электронами, поступающими в базу через базовый вывод от внеш­ него источника. В конце концов устанавливается динамическое равновесие, при котором все излишние носители тока (не прони­ кающие на коллектор) полностью рекомбинируют, и рост заряда Яв прекращается. Можно показать, что избыточный заряд в об­ ласти базы изменяется в соответствии с дифференциальным урав­ нением

Закон изменения заряда Яб можно найти согласно уравнению (13.59), если известна форма базового тока 16 . Под действием положительного напряжения Е 6 при t > t2 в транзисторе проте­

134

импульса коллекторного тока, рассчитанная до уровня 0,05/к равна

Дп " 3 Хр.

Процесс спадания коллек­ торного тока iK с учетом ус­ коряющего воздействия об­ ратного тока базы изучается ниже.

Форма импульса напряже­ ния ик (рис. 13.53) построе­ на на основании уравнения (13.51). Минимальная вели­ чина

дрейфа неосновных носителей заряда (дырок) в области базы, ко­ торые управляются напряжением на р—«-переходе эмиттер—база, т. е. входным управляющим сигналом. Поэтому накопление заряда <7б происходит за то же время Зтр, что и в линейном режиме. Изменение коллекторного тока iK определяется, в первую очередь, процессами в базе транзистора, и после его отпирания в момент Л

135

происходит вначале так же, как и в линейном режиме. Коллек­ торный ток 4 нарастает по экспоненциальному закону (13.57), стремясь к уровню р/6м (рис. 13.54).

Изменение процессов наступает в момент 4, когда вследствие возрастания коллекторного тока до значения 4 м напряжение на коллекторе «к уменьшится до величины «кмин, определяемой по характеристикам (рис. 13.51).

Если не учитывать падения напряжения в теле базы, то напря­ жение «к распределяется между р—«-переходами эмиттер—база и база—коллектор:

Uк ~ «кб " Г «бэ-

В ненасыщенном режиме величина «к достаточно велика. Так как

не менее сохраняет еще достаточную величину, чтобы способство­ вать проникновению неосновных носителей (дырок) через р—«-пе­ реход база—коллектор. Ввиду того, что в указанном промежутке

няет проникновение неосновных носителей через этот переход, изза чего рост коллекторного тока, а также спадание мк прекра­ щается. Наступает насыщение транзистора.

Ввиду того, что 4 > 4, несмотря на насыщение транзистора, через р—«-переход эмиттер—база инжектируется большее количе­ ство носителей тока, чем уходит через р—«-переход база—коллек­

будут полностью рекомбинировать с электронами, составляющи­

сыщения транзистора является не только верхняя отсечка коллек­ торного тока, но и накопление в базе большого избыточного заря­ да <7бмэ способного (при достаточно большом напряжении «к) обеспечить в коллекторной цепи ток (3/6м, гораздо больший, чем

136

действительный ток насыщения /км. Степень насыщения транзис­ тора характеризуется относительным превышением [3/бм над 1КМ:

Длительность фронта /ф коллекторного тока (рис. 13.54) мож­ но определить по формуле (13.57). Подставляя сюда значения

С' - /км, /к р /бм . / /ф ,

получим уравнение

(

/ км — Дбм — б ^

решая которое, находим

Рубм — 'КМ

Включевом режиме длительность нарастания тока всегда меньше, чем в линейном (рис. 13.54) и сокращается при увеличе­ нии степени насыщения.

При изучении переходного процесса ие учитывалось наличие емкости С р—«-перехода база—коллектор, которая несколько

увеличивает длительность нарастания коллекторного тока. Как показано в работе [4], влияние емкости Ск можно учесть, если за­ менить в формуле (13.66) постоянную времени у? большей вели­ чиной:

Новый переходный процесс начинается в момент /з прекраще­ ния действия управляющего импульса. Как и в линейном режиме, происходит постепенное спадание избыточного заряда <7б по экс­ поненциальному закону. Поскольку этот заряд имеет относительно большее значение, он оказывается способным поддерживать (при малом ««мин) в коллекторной цепи постоянный ток / км до тех пор, пока избыточный заряд q6 не снизится до некоторого гра­ ничного значения <76гр, соответствующего току /км. Величина q6 гр определяется аналогично д6м, а именно q6,р= / б „р^. Этот процесс называется рассасыванием носителей тока. Ему соответствует про­ межуток времени /:| — /4 (рис. 13.54). Начиная с момента tA, бла­ годаря дальнейшему спаданию избыточного заряда q6 транзистор выходит из состояния насыщения. Вместе с зарядом q6 умень­ шается ток /к, как и в линейном режиме. Благодаря явлению рассасывания носителей тока в ключевом режиме импульс на вы­ ходе удлиняется.

137