Файл: Виглин, С. И. Преобразование и формирование импульсов в автоматических устройствах учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.10.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
Явление рассасывания наблюдается только при насыщении транзистора и исчезает в линейном режиме, когда / б м < / б к р - Дру гое явление одновременного спадания <7б и iK, которое мы назва ли рассеиванием носителей тока, имеет место в любом режиме. Если считать, что импульс коллекторного тока оканчивается в мо
мент t:>, когда /,< = 0,057™, то |
по-прежнему (при /б = 0) |
||||||
|
|
|
^СП = 3 Tjj. |
|
|
|
|
Учет влияния емкости |
С,< для спада импульса производится по |
||||||
формуле |
(13.67). |
длительность рассасывания |
/раС) необходи |
||||
Чтобы |
определить |
||||||
мо решить уравнение |
(13.59). Если считать /б = |
0, |
то получим со |
||||
отношение (13.62). Полагая, |
что Яь~Ябгр при |
t — iPK, получим |
|||||
|
|
|
|
_ |
*рас |
|
|
|
|
Я6 гр |
Яом £ |
^ • |
|
|
|
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W — |
|
|
(13. 68) |
|
|
|
|
|
Яб гр |
|
|
|
Подставляя значения |
<?бМи #бгр, |
найдем |
|
|
|||
|
/рас ~ |
IП |
= |
Тр In уЕм- . |
|
(13.69) |
|
|
|
|
|
* км |
/б кр |
|
|
Для сокращения длительности рассасывания полезно базовую цепь рассчитать так, чтобы под действием Е6 здесь протекал об ратный ток /б — -- Др. Изучим теперь процесс запирания транзис тора с учетом обратного базового тока (рис. 13.55).
Вследствие подвижности носителей заряда, накопленных в ба зе в течение действия управляющего импульса, после его прекра щения в момент t3 входное сопротивление транзистора остается малым и определяется, главным образом, объемным сопротивле нием базы гб. Поэтому под действием положительного напряже ния Дб в базовой цепи, начиная с момента t3, протекает ток /б в обратном направлении, величина которого
Ел
(13.70)
Re, f Riбэ
Так как в большинстве случаев
|
С\ |
Res, |
то |
|
1б —- |
А-.р |
где |
д б |
|
|
Абр - |
(13.71) |
||
" R* ' |
|||
|
138
Ток базы h (при малом входном сопротивлении транзистора) сохраняет постоянное значение — /бр (рис. 13.55). Решая для это го случая уравнение (13.59), получим
Яь — Ябм ~ {Яъы + /бр^) \1 — е |
(13,72) |
где i отсчитывается от момента t3.
Рис. 13.55. Графики, иллюстрирующие процессы в схеме транзисторного ключа в ключевом режиме (при наличии обратного базового тока).
Под действием |
обратного |
базового тока — /бр |
убывание избы |
точного заряда происходит с постоянной времени |
тр, но величина |
||
Яв стремится не к нулевому, |
а к уровню — /бртр |
(рис. 13.56). При |
|
t = * Рас найдем |
|
|
|
|
|
рас |
|
(7вгр— |
Ябм ( Я бмН- А>р *р) Л - е |
(13.72') |
|
139
откуда
|
|
Ч |
Яби |
* бр VP |
|
(13.73) |
|
|
^рас |
^ ЯбГр |
I- 4Рч |
|
|||
|
|
|
|||||
Подставляя |
значения q (т и |
получим |
|
|
|||
|
tрас |
|
|
т |
hp |
|
|
|
|
1п J/6 кр Т' |
-/*бр |
|
(13.74) |
||
Благодаря1 протеканию |
обратного базового тока /бр |
длитель |
|||||
ность рассасывания /рас |
сокращается. |
Начиная с момента U (рис. |
|||||
13.55) транзистор работает |
в линейном режиме, когда |
по |
мере |
||||
рассеивания |
избыточного заряда |
q6 |
(главным образом |
через |
|||
Рис. 13.56. Уменьшение избыточного заряда при запирании транзистора.
р—«-переход база—коллектор) спадает коллекторный ток /в. Чтобы найти закон его изменения, запишем соотношение (13.72), ведя отсчет времени от момента (,}■ Подставляя вместо t величину t 4- (рзс, получим
|
|
|
|
1’*рас |
|
|
Яб |
1бр Ч |
(*7бМ |
. Ajp)i? |
|
|
|
Учитывая выражение |
(13.72х), |
преобразуем |
эту |
формулу так: |
||
Я б |
Я б гр |
~ ~ { я б rp |
1 |
® |
/у |
(13.75) |
где t отсчитывается от момента tA. |
|
найдем |
||||
Подставляя это выражение в формулу (13.63), |
||||||
‘ |
■А<м |
(^км + P^6p)U —е й |
|
(13.76) |
||
140
Для этапа рассеивания избыточного заряда |
|
нали |
|||||||
чие обратного базового |
тока |
/ бр |
приводит прежде всего |
к тому, |
|||||
что .коллекторный ток |
/ к |
при |
спадании |
стремится к |
уровню |
||||
— р/бр. Это показано на рис. |
13.55 |
пунктирной |
кривой. |
Кроме |
|||||
того, спадание тока/к в соответствии |
с законом |
(13.76) |
прекра |
||||||
щается в некоторый |
момент |
4, что связано |
с процессами |
вблизи |
|||||
р—«-перехода эмиттер—база. |
|
|
|
|
|
|
|||
Если i6 — 0, то /э — /к. В этом случае в течение всего времени |
|||||||||
рассеивания (t> ta ,) |
i3> 0 |
и р—«-переход эмиттер—база смещен |
|||||||
в Прямом направлении. Через этот переход происходит инжекция дырок в базу, а рассеиваются они через р—«-переход база—кол лектор. При наличии обратного базового тока
~ 4 А'Ц)■
По мере уменьшения коллекторного тока 1К ток эмиттера i3 ке только спадает до нуля, но и меняет направление. Это приво
дит к тому, что рассеивание избыточного |
заряда |
qe> происходит |
|||
через оба р—«-перехода (база—коллектор |
и эмиттер—база). Ес |
||||
тественно, что влияние тока эмиттера |
4 |
на |
рассеивание заряда |
||
Яь сказывается лишь после того, как этот ток, |
изменив направле |
||||
ние, достигает заметной величины. |
|
|
|
|
|
Подробное решение задачи показывает |
[4], |
что |
в |
соответствии |
|
с законом (13.76) коллекторный ток |
iK пзменяется |
до момента |
|||
h, |
когда |
ток эмиттера |
4 |
примерно достигает значения |
|
|||||
что |
соответствует |
току |
коллектора |
|
|
|||||
|
|
|
|
1 |
— |
/ |
|
__ |
|
(13.77) |
|
|
|
|
‘■к |
|
'к п>------- 2 ‘ • |
||||
|
Подставляя в |
формулу |
(13.76) значение t = t c„ , И |
l K z / к rpi |
||||||
найдем длительность / |
с п , промежутка |
— |
|
|||||||
|
|
|
t |
__ t*-» ^км 'Ь Э /б р |
1 • |
(13.78) |
||||
|
|
|
f cn г |
- -3 |
I n |
„ |
J |
|||
|
|
|
|
|
|
|
г |
1бр |
1 к гр |
|
|
При |
3 » 1 можно считать, |
что |
|
|
|
||||
В этом |
случае |
|
|
гр |
Р Ajp• |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(13.78') |
Начиная с момента U, процесс рассеивания протекает более интенсивно вследствие появления обратного тока эмиттера. Одно временно начинает резко увеличиваться входное сопротивление
141
транзистора, что приводит к постепенному уменьшению базового
тока. |
Следовательно, |
при t> h |
уменьшаются интенсивно как 4, |
так и |
и i5 (рис. |
13.55). Их |
изменение практически не зависит |
от внешних напряжений, а определяется процессами в базе тран
зистора. |
Можно показать, что при (> 4 длительность |
' сп j |
второго |
||||
участка |
спада импульсов |
|
|
|
|
|
|
|
|
'сп s = (0,7 -ь 1,5) т«. |
|
|
(13.79) |
||
Полная |
длительность |
спада |
|
|
|
|
|
|
|
'сП ~ 'сП 1 |
'сп 2* |
|
|
|
(13.80) |
Длительность tca л |
первого участка спада |
импульсов |
зависит |
||||
от величины обратного базового тока |
/бр- |
Если выполняется уело- |
|||||
вие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« 1 , |
|
|
|
|
|
то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
?/бР |
== Т„ |
'бр |
|
|
(13.81) |
|
|
|
|
|
|
||
Следует заметить, |
что описанная |
картина |
процессов |
при за |
|||
пирании |
транзистора |
справедлива, если |
4 Р < |
Аы- |
В противном |
||
случае ток эмиттера сразу, начиная с момента 4, имеет обратное
направление и рассеивание избыточного |
заряда |
q6 происходит |
|||||
интенсивно через р—«-переход |
эмиттер—база. Форма |
токов |
и |
||||
длительность спада tcn изменяются. |
|
длительность |
спада |
||||
Обратный ток базы сильно |
уменьшает |
||||||
г Как видно из соотношения (13.81), |
она |
определяется |
пос |
||||
тоянной времени ^ и зависит от отношения / км//бр. Если ток |
/бр |
||||||
имеет величину, сравнимую с / км, то длительность |
tcnl |
лишь |
в |
||||
несколько раз превышает постоянную времени т„. Главную часть общей длительности tcn составляет /сп „ так как обычно tc„ 2 С
« 'с о
процессы при питании транзистора отпирающим импульсом напряжения
Та.к как напряжение и6э распределяется между р—«-перехо дом эмиттер—база и объемным сопротивлением гб согласно уравнению
то форма токов и напряжений изменяется по сравнению со случаем /б = const. В момент 4 отпирания транзистора iK— 0, поэтому 4 = 4, т.е. базовый ток Ц испытывает скачок, равный току эмит тера 4. Разность напряжений
иЭб = \и 63\ — iQ-r6
142