Таким образом, в общем случае отрицательный фронт тока состоит из трех участков: первый соответствует работе транзистора в активном режиме (постоянная времени Тде), второй является промежуточным (постоянная времени уменьшается от Тде до гс), третий соответствует режиму динамической отсечки (постоянная времени и нулевой асимптотический уровень для всех трех то-ко. Промежуточный участок начинается при условии /,5 = I /б2 I и .1 кончается при условии (У = 0. В случае I /б2 I < 0,2 /,5 н превалирует 1-й участок и длительность фронта можно рассчитывать по формулам (15-49).

В случае 1-й участок

62 I ~ к.н, наоборот, практически отсутствует

нм

OTCI

-?лг

Рис. 15-19. Формирование отрицательного фронта с учетом этапа динамической отсечки.

Рис. 15-20. Формирование отрицательного фронта в случае инверсного рассасывания.

и фронт формируется с постоянной времени, меньшей т , т. е. практически мгновенно. Первому случаю соответствует на рис. 15-19 тонкий пунктир, а второму - жирный. При инверсном рассасывании, т. е. при условии l/gj > (1-2)7,5 , отрицательный фронт примерно такой же, как во втором случае.

Особенность инверсного режима состоит в том, что собственно отрицательному фронту предшествуют положительные выбросы коллекторного тока и коллекторного напряжения (рис. 15-20). Действительно, если эмиттерный переход выходит из насыщения раньше коллекторного, то нарастающее отрицательное-

напряжение на эмиттерном переходе вызывает рост положительного потенциала базы. Приращение At/g через еще закороченный коллекторный переход непосредственно передается на коллектор, и потенциал последнего увеличивается [1591; соответственно увеличивается и ток коллектора. Вершина выбросов имеет место в момент выхода коллектора из насыщения (tp), а в е с ь отрицательный фронт формируется в условиях динамическойт-сечки, поскольку теперь оба тока и / в ы т е к а ю т из базы. Заметим, что данный вариант переходного процесса более характерен для дрейфовых транзисторов, у которых в режиме насьщения распределение неосновных носителей в базе более равномерное, чем на рис. 15-10 и 15-13, а при большой степени, насыщения имеет нарастающий характер

До сих пор длительность фронта считалась одинаковой как для тока / (О, так и для напряжения Ug(f), поскольку при чисто активной нагрузке кривые ij(f) и uiif) оказьюаются идентичными с точностью до знака. Однако если нагрузка имеет емкостно-резис-тивный характер (что типично для большинства реальных ключевых схем), то кривые i{t) и (О могут существенно различаться. Соответственно будут различаться и времена фронтов по току и по напряжению. Как правило, главный интерес представляет время фронта по напряжению.

Как показано в работе [156], при наличии емкости нагрузки Сн приращения коллекторного тока на 1-м участке фронта описываются операторным выражением

где постоянные времени имеют значения:

Тн=Сн/?к;

Тэкв ~ (Тое -f- Th)J

Тэкв

(С,{--Сн) /?[[.

Учитывая неравенство Tq < Тдкв, можно считать параметр т временем задержки (см. сноску на с. 199). Тогда

A/.as)=PAV-jiy.

Из этого выражения следует, что без учета задержки функция (Q в начальный момент времени (s,= оо) характеризуется скачком тока, равным:

Д/ЛО) = рД/б;

Тэкв

Фактически этот скачок имеет длительность, близкую к Тд, т. е. значительно меньшую, чем следует из (15-49а). Коллекторный ток в конце скачка имеет величину /к.н~Д/к (0). Если эта величина меньше, чем /бз . то можно считать, что весь 1-й участок фронта формируется с малой постоянной

Такой вывод следует из кривых на рис. 4-30 и 4-42, если мысленно их сложить (что примерно соответствует условиям в режиме двойной инжекции).

времени Tq. Поскольку длительность остальных двух участков всегда мала (см. выше), приходим к выводу, что при условии

/к.н-АЛс(0)</б2 .

спад коллекторного тока имеет почти ступенчатый характер (см. рис. 15-19). Используя значение Д/к (0) и полагая Р 1 /вг 1 > /к.н. запишем это условие в следующем виде:

- - -рТ/ы- <->

Например, если 1 /ва 1 = 0,5 / . , то фронт тока можно считать ступенчатым при т Тде/р т ое- У дрейфовых транзисторов эквивалентная постоянная времени (15-226), как правило, определяется вторым слагаемым; тогда предыдущее неравенство принимает вид: Сц Ск.

В большинстве реальных транзисторных ключей условие (15-51) выполняется даже в случае бездрейфовых транзисторов. Поэтому при анализе импульсных схем спад тока обычно считается мгновенным, однако в некоторых случаях (малая емкость нагрузки или слабый запирающий ток базы) такое допущение может оказаться неприемлемым,

В отсутствие коллекторного тока ключ превращается в пассивную /?С-схему, в которой восстановление коллекторного напряжения происходит с постоянной времени Cк = = (С + Ск) /?к (влиянием емкости эмиттерного перехода пренебрегаем). Тем самым длительность отрицательного фронта напряжения (при ступерзчатом спаде тока) составляет:

ф.2,3т к. (15-52)

Рис. 15-21. Ключ ОЭ с форсирующей емкостью (пунктиром показана диодная фиксация базового потенциала).

Ключ с форсирующей емкостью. Назначение форсирующей емкости (рис. 15-21) заключается в том, чтобы временно (на время переходных процессов) увеличивать токи базы /g и /бг по сравнению с их значениями, определяемыми сопротивлением /?б. Так, при отпирании ключа Вместо тока

получится в первый момент гораздо больший ток

Конечно, по мере заряда емкости С ток /б1 будет уменьшаться, но все же положительный фронт формируется током, близким к максимальному значению /бх (0), т. е. весьма быстро. В то же время установившийся заряд в базе будет соответствовать гораздо мекь-