Главная страница  Транзисторные схемы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 [ 153 ] 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

характеризуются полярностями напряжений на переходах транзистора. А именно различают :

1) режим отсечки (t/, < 0; < 0);

2) нормальный активный режим > 0; Uk< 0);

3) инверсный активный режим {U < 0; > 0);

4) режим насыщения (11 > 0; > 0).

Последний было бы правильнее называть режимом двойной инжекции, так как насыщение (тока), как увидим ниже, есть лишь результат такого режима в ключевых схемах.

15-2. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КЛЮЧА ОЭ

Рассмотрим семейство характеристик транзистора, включенного по схеме ОЭ (рис. 15-2). Проведем на характеристиках линию нагрузки Rk- Минимальный ток ключа соответствует точке А, а минимальное падение напряжения на ключе - точке В. В точке А транзистор заперт, так как на его базе действует положительное смещение; в точке В транзистор открыт и насыщен.

Рассмотрим подробнее эти два состояния, положив в основу формулы (4-4), описывающие идеализированный транзистор в режиме большого сигнала.

Режим отсечки. Пусть £б > О и пусть обе э. д. с. и Е значительно превышают величину температурного потенциала (рг. Положим, кроме того, что сопротивления R и R не

очень велики, так что падением напряжения на них от остаточных токов базы и коллектора можно пренебречь. Тогда можно считать \Ug\ £б > Фт- и \UJ ~ -к > <¥т, т. е. пренебречь экспонентами в формулах (4-4). Переходя в последних от а к р, используя соотношение (4-5) и полагая Pjv Р/, получаем следующие значения токов в запертом транзисторе :

Рис. 15-2. Рабочие точки ключа ОЭ на семействе коллекторных характеристик.

19 - 1 I а I Q о кО й kOi

(15-la) (15-16)

Полярности напряжений указаны применительно к транзистору р-п-р.

2 Здесь и далее под коэффихдаентами Р понимаются интегральные значения (см. § 4-6), поскольку в ключах и вообще в импульсных схемах транзисторы работают в широком диапазоне токов и напряжений. Напомним, что коэффициенты Р зависят от режима; в частности, в режиме отсечки они могут иметь гораздо меньшие значения, чем в нормальном активном режиме.



Отсюда следует, что ток эмиттера значительно меньше остальных двух токов, поскольку Р/ < Pjv; поэтому в режиме отсечки имеем:

Рассмотренный случай называют режимом глубокой отсечки, так как выходной ток имеет минимальное значение. С уменьшением положительного смещения на базе до нуля транзистор продолжает оставаться запертым, но его токи несколько изменяются. Полагая Ug ~ Е(, = О в формулах (4-4) и считая по-прежнему

IkI ~ £к > Фт-. получаем приближенные значения токов ка границе режима отсечки и активного режима:

/аМко; (15-2а)

/к(1+Р/)/ко; (15-26)

/б-/ко. (15-2B)

Сравнивая выражения (15-1) и (15-2), приходим к выводу, что ток эмиттера ка границе отсечки существенно увеличивается и меняет знак, тогда как ток базы остается практически неизменным. Соответственно ток коллектора возрастает примерно на ту же величину, что и ток эмиттера. Изменения всех трех токов в области отсечки иллюстрируются кривыми ка рис. 15-3. Напряжение Ug, при котором ток 1д проходит через куль, нетрудно получить из формулы (4-4а):

(15-3)


Рис. 15-3. Статические характеристики ключа в режиме отсечки и в начале активного режима.

Ugo~(pT\nil+n).

Если, например, = 20, то Uo-0,08 В. Формулы (15-1) и (15-2) были выведены в предположении, что

(15-4а) (15-46)

Если сопротивление велико, так что условие (15-4а) не соблюдается, то токи коллектора и эмиттера могут получиться больше ожидаемых величин.



На рис. 15-3 из точки проведены две линии нагрузки, соответствующие двум разным сопротивлениям: Re и Re; точки пересечения 1 и 2 определяют действительный режим транзистора. Как видим, при сопротивлении Rc транзистор еще находится в режиме отсечки, хотя и не такой глубокой. Как можно было ожидать, судя по значению fg- При сопротивлении же Rc транзистор переходит в активный режим, несмотря ка положительную величину £б- Во избежание такого нежелательного явления следует рекомендовать выбор сопротивления R, исходя из неравенства (15-4а). По аналогичным соображениям сопротивление R должно удовлетворять неравенству (15-46), что обычно легко выполняется. В обоих случаях под током / о нужно понимать максимальное значение теплового тока, соответствующее наивысшей рабочей температуре.

В заключение напомним, что собстаенно тепловой ток /ко - это не единственный, а иногда и не главный компонент обратного тока в запертом р-п переходе. Например, у кремниевых 1 ранзисторов токи в запертом состоянии определяются токами термогенерации в переходах (см. § 2-6), которые значительно меньше тепловых токов германиевых транзисторов. Кроме того, в обоих типах транзисторов определенную роль могут играть токи утечки, особенно при комнатной и пониженных температурах. Однако в целом режим отсечки в кремниевых транзисторах характерен столь малыми токами, что его теоретический анализ практически не оправдан. Материал данного раздела можно считать относящимся только к германиевым транзисторам.

Спецификой дрейфовых транзисторов в области отсечки является то, что при сравнительно небольших запирающих напряжениях £б (1-2, иногда до 5 В) происходит обратимый пробой эмиттерного перехода (см. § 4-12) и ток /б резко возрастает; это, однако, не приводит к отпиранию коллекторной цепи.

Режим насыщения. В режиме насыщения оба р-п перехода транзистора смещены в положительном направлении и напряжения на них не превышают 0,35-0,75 В. Обычно э. д. с. Eg и Е значительно больше межэлектродкых напряжений, поэтому токи /в и /к (а следовательно, и ток /д) можно считать заданными внешней схемой:

В условиях заданных токов критерий насыщения > 0; Ug >0 оказывается неудобным, так как требует предварительного определения напряжений. Поэтому целесообразно (во всяком случае в статическом режиме) иметь критерий насыщения, выраженный через токи. Такой критерий легко получить из выражения (4-6). А именно, когда транзистор находится в активном режиме ilJ < 0), имеем /к >a/j. На границе насыщения {U = 0) имеем /



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 [ 153 ] 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223

© 2000 - 2021 ULTRASONEX-AMFODENT.RU.
Копирование материалов разрешено исключительно при условии цититирования.