WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Робота транзистора в імпульсному режимі. - Реферат

Робота транзистора в імпульсному режимі. - Реферат

Реферат на тему:

Робота транзистора в імпульсному режимі.

Режим перемикання.

В режимі перемикання транзистор працює як електронний ключ: він або закритий і володіє високим опором, або увімкнений і його опір малий. В ключовому режимі транзистор вмикається послідовно з навантаженням і, коли він вимкнений, струм через навантаження є близьким до нуля, та вся напруга від зовнішнього джерела прикладається до транзистора (т. А на рис.67,а). Коли транзистор увімкнений (т. В на рис.67,а), то струм через транзистор великий і наближується до максимально можливого в даній схемі Eк/Rк , де Rк - опір навантаження в колекторному колі.

Коли транзистор вимкнений, на його емітер або подається від'ємне зміщення, або не подається зовсім, і транзистор знаходиться в режимі відсічки. Коли транзистор увімкнений, то на його емітерний перехід подається пряме зміщення, а колекторний перехід знаходиться або під невеликим додатнім зміщенням, або під нульовим сміщенням, тобто в режимі насичення.

Рис.67,а. Робочі точки на характеристиці навантаження (активне навантаження) при роботі транзистора в режимі перемикання.

До переваг режиму перемикання відноситься те, що в увімкненому та вимкненому стані потужніть, яка розсіюється на транзисторі, може бути суттєво меншою, аніж потужність, що розсіюється на навантаженні, і, таким чином, він може комутувати потужність, яка перевищує гранично допустиму потужність розсіювання самого транзистора (див. рис.67,а). Пряд зі статичною в транзисторі може розсіюватись і значна динамічна потужність під час увімкнення та вимкнення транзистора, причому при високій частоті комутацій ця потужність може перевищувати потужність, що розсіюється в статичному режимі. Тому бажано, щоб час увімкнення та вимкнення (на протязі якого розсіюється динамічна потужність) був як можна меншим. На рис.67,б показані відповідні експериментальним результатам діаграми струмів транзистора при різних значеннях амплітуди вхідних імпульсів.

Рис.67,б. Форма імпульсів струмів транзистора при його роботі в імпульсному режимі.

У поданих на рис.67,б діаграмах криві 1 відповідають підсилювальному режимові, для якого виконується умова Iк = βIб, криві 2, 3, 4 відповідають випадкам, коли в увімкненому стані транзистор знаходиться в режимі насчення, коли для струму колектора є справедливим Iк ≤ βIб. Для характеристики глибини насичення вводять коефіцієнт насичення S = Iк/Iкн, де Iкн = βIбн відповідає межі насичення. Як видно з графіків, чим глибше заходить транзистор в область насичення (чим більшим є S), тим менший час увімкнення та більший час розсмоктування заряду (поличка, яка передує спадові струму) та, відповідно, час вимкнення.

Розрахунок часу увімкнення.

Для аналізу перехідних процесів при роботі транзистора в ключовому режимі можна скористатись законом збереженняя заряду:

(4_115)

Помножимо ліву та праву частини цього рівняння на q та проінтегруємо його за об'ємом бази. отримаємо, що зміна сумарного заряду, що накопичений в результаті інжекції в базу, змінюється за рахунок рекомбінації цього заряду та струму, який протікає через базу:

(4_116)

Розв'язком цього неоднорідного рівняння першого порядку буде сума загального розв'язку однорідного рівняння (Qp = Ae-t/τp) та часткового розв'язку неоднорідного:

(4_117)

Те, що Q = Jpτp є частковим розв'язком, можна переконатись, підставивши цю величину в (4_116). Для знаходження А скористаємось тим, що до подачі вхідного імпульсу заряд в базі був відсутній: Q(0) = 0. Тоді отримаємо, що A = Jpτp і, відповідно:

(4_118)

Щоб записати вираз для струму врахуємо, що Q(t) = Jкταβ = τp/ τα, тоді використовуючи ці співвідношення з (4_118), отримаємо:

(4_119)

Використовуючи (4_119), можемо визначити час tф, на протязі якого досягається заданий

струм Jкн ~ Eк/Rк (в режимі насичення S > 1):

(4_120)

Як видно з цього виразу, при зростанні струму бази (при збільшенні S) для насиченого в увімкненому стані транзистора час увімкнення зменшується.

4.7.3. Розрахунок часу розсмоктування заряду.

Припустимо, що транзистор працює в ключовому режимі при струмові управління, що показаний на рис.68.

Рис.68. Діаграма перемикаючого сигналу.

Рівняння, яке описує накоппичення заряду в базі транзистора, запишеться у виді:

(4_121)

Початкове значення дорівнює зарядові, який накопичений в базі транзистора за час, на протязі якого він знаходився при прямому зміщенні, тобто при t = 0, Q = Jбτp. Розв'язком, так само, як і в попередньому випадку, буде сума загального розв'язку однорідного рівняння (Qp = Ae-t/τp) та часткового розв'язку неоднорідного тобто:

(4_122)

Застосувавши початкові умови, визначимо величину невідомої константи в (4_117) та запишемо розв'язок:

(4_123)

Позначимо через ts час затримки спаду струму після завершення прямого імпульсі, цей час зумовлений розсмоктуванням надлишкового, відносно рівноважного, заряду дірок біля колектора. В момент часу t = ts концентрація дірок біля колекторного переходу стає рівнойю рівноважній: pn(w) = pn0, Uкб = UTln[pn(w)/pn0] = UTln[pn0/pn0] = 0. При цьому струм колектора відповідає граничному Jкн (при активному навантаженні Jкн ~ Ек/Rк), відповідне значення базового струму Jбн=Jкн/β та заряд в базі Q(ts)= Jбнτp. Підставивши ці значення в (4_118), отримаємо:

(4_124)

Припустимо, що вимкнення транзистора відбувається при Jб1 = 0, тоді:

(4_125)

тобто, чим глибше транзистор знаходиться в насченні (больший коефіцієнт насичення S), тем більшим є час розсмоктування ts і, відповідно, триваліша "ступенька" (див. криві 3, 4 на рис.67,б).

Рис.69. Залежність часу розсмоктуванняя при вимкненні транзистора від степені насичення

Використана література:

  1. Основы промышленной электроники/ Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1978.

  2. Изъюрова Г.И., Кауфман М.С. Приборы и устройства промышленной электроники. -М.: Высшая школа, 1975.

  3. Миклашевский С.П. Промышленная электроника. -М.: Высшая школа, 1973.

  4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. - М.: Высшая школа, 1988.

  5. Основы промышленной электроники/Под ред. В.Г. Герасимова. - М.: высшая школа, 1982.

  6. Гершунский В.С. Основы электроники. - К.: Вища школа, головн. из-во, 1982.

  7. Жеребцов И.П. Основы электроники. - Л.:Энергоатомиздат, 1985.

Нагорский В.Д. Электроника и электрооборудование. - М.: Высшая школа, 1986.

Loading...

 
 

Цікаве