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

где т х =/бвх- Подставляя f/g = О, находим время разряда емкости, которое и есть время задержки фронта;

?з = Тв, 1П

(15-33)

Положим, что сопротивление достаточно мало и поэтому емкости Сэ и Ск можно считать соединенными параллельно. Тогда Св. = Сэ + Ск.

Пусть, например, + Ск = 15 пФ; = f/go = 2 В; Re = i= 2 кОм; тогда 4 ~ 20 не. В ряде случаев задержка сравнима с длительностями фронтов и даже превышает их.

В другом крайнем случае (/?к = оо) напряжение на емкости Ск не меняется в интервале и время задержки определяется только разрядом емкости Сэ, т. е. в формуле (15-33) нужно положить тх = RtCg. В этом случае изменения потенциала t/g будут полностью передаваться через емкость Ск на коллектор и в момент 4 потенциал последнего будет равен Ек + бо- Иначе говоря, последующему положительному фронту коллекторного напряжения будет предшествовать отрицательный выброс.

Поскольку задержка проявляется в сдвиге переходной характеристики и не влияет на форму фронта, в следующем разделе считается, что поступивший входной сигнал сразу отпирает транзистор.

Положительный фронт. Пусть на входе ключа в момент = О задана ступенька тока /gi (рис. 15-11, а) и пусть этот ток достаточен для последующего насыщения:

\3 .

/б1>

Рис. 15-11. Этап формирования положительного фронта в ключе.

а - входной ток; б - заряд в базе; в - ток в нагрузке.

Коллекторный ток сначала нарастает так же, как в усилительном каскаде, т. е. экспоненциально, стремясь к установившемуся значению p/gi > EJRk- Однако, достигнув величины / . = EJR, ток /к больше не может увеличиваться, и формирование фронта заканчивается (рис. 15-11, е). Подставляя /g в уравнение (15-286), получаем изображение

Q(s)=-,

которому соответствует оригинал

(0 = /б1т(1-Г). . (15-34)



Окончание положительного фронта соответствует тому моменту, когда заряд становится равным граничному значению Q,.p (рис. 15-11, б). Подставляя (15-27) в (15-34), находим длительность положительного фронта:

f = Tln-(15-35) /61-р-

Например, при т = 2 мкс; р = 50; /gi = 1 мА; / .я = 5 мА получается = 0,2 мкс. Если учесть коллекторную емкость, положив Ск = 10 пФ и = 2 кОм, то из (15-32а) получим 3 мкс и, следовательно, tф = 0,3 мкс*.

Поскольку ток коллектора согласно (15-25) пропорционален заряду, получаем из (15-34) следующую зависимость:

tK(0 = P/6i(l-e ). (15-36)

При сильном отпирающем сигнале, когда соблюдается условие (15-316), т. е.

Р/б1>/к.я.

фронт импульса близок к линейному и описывается выражением (15-ЗОа) при А/б = /б1:

iAt)hi~- (15-37)

Отсюда, полагая, 1. = / .н, легко найти длительность положительного фронта при сильном сигнале:

exj-f. (15-38)

Формулы (15-35) и (15-38) показывают, что длительность фронта 4 уменьшается в первую очередь с ростом отпирающего тока /б1. При прочих равных условиях она меньше у транзисторов с меньшим временем жизни и большим значением Р, в частности у дрейфовых транзисторов. При сильном сигнале величина коэффициента Р не играет роли; определяющим параметром становится постоянная времени т.

Накопление носителей. Начиная с момента все три внешних, тока транзистора практически не меняются. Однако заряд в базе

* При наличии емкости нагрузки время фронта дополнительно возрастает, поскольку емкости и С+ можно считать соединенными параллельно. Кроме того, как показано в [156], при условии Q > Ск становится заметной дополнительная задержка фронта, обусловленная зарядом емкости С . Зарядный ток этой емкости может намного превышать ток насыщения. Последующие выражения (15-36)-(15-38) подразумевают отсутствие емкости Сн или, во всяком случае, условие Сд < Ск.



продолжает нарастать по закону (15-34), и этот процесс заканчивается лишь через время

/ = (2---3)т , (15-39)

которое называют временем накопления.

В формуле (15-39) вместо ранее использованного времени жизни т стоит величина т , которую называют постоянной времена накопления. Она отличается от величины т, поскольку распределение носителей в базе при насыщении заметно отличается от распределения при нормальном активном режиме. Из рис. 15-12 видно, что распределение носителей при насыщении близко к распределению в инверсном активном режиме. Поэтому часто полагают il47] т = Т/, где Т/ - инверсное время жизни, которое в большей степени определяется поверхностной, рекомбинацией и поэтому меньше, чем т. Постоянная времени зависит от токов /g и /.н благодаря изменениям электронных составляющих эмиттерного и коллекторного токов.

Рассмотрим этот вопрос на примере симметричного транзистора, для которого

/ = 4 -f/Kn=/i(l-T)+/a(l-V) = (A + /2)(l-v). где Y - коэффициент инжекции, а /f и /г - инжектируемые компоненты токов (см. рис. 4-9). Каждому из этих компонентов соответствует линейное распределение концентрации (рис. 15-13). Следовательно, заряды Qi и связаны с токами /i и /а формулой (15-256). Выражая сумму li+I через заряд Q = Qi -Ь Qa, получаем:

Рйс. 15-12. Примерное распределение дырок в базе для нормального (а), инверсного (б) и насыщенного (в) режимов.

Р(-У)

Подставляя этот ток в уравнение (15-24а) и перенося член / в левую часть, убеждаемся, что форма уравнения (15-24в) сохраняется, но результирующая постоянная времени имеет меньшее значение *:

Из (15-40) следует, что величина Тц должна уменьшаться с ростом заряда в базе (т. е. с увеличением тока Ц), а также с ростом тока так как в обоих случаях уменьшается коэффициент инжекции. Кроме того, ясно, что т изменяется в процессе нарастания заряда от начального значения т до установившегося значения (15-40). Однако учет этого изменения сильно осложняет анализ; целесообразнее пользоваться усредненным значением Тц, близкой к инверсному времени жизни, измеренному при соответствующем токе.

* Для несимметричного транзистора постоянная времени т выражается более сложной формулой; кроме того, в правой части уравнения заряда появляется дополнительное положительное слагаемое, пропорциональное току / .н и зависящее от коэффициентов инжекции.



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.