Ненасыщенный биполярный ключ: схема, принцип работы, передаточная характеристика

 

Ненасыщенный биполярный ключ используется как метод повышения быстродействия для обычного биполярного ключа.

Транзистор не попадает в состояние глубокого насыщения. Цепь обратной связи ключа содержит диод.

Если диод и транзистор сделаны по одинаковой технологии U_БЭнас≈U_Д.пр и диод не откроется, схема неработоспособна. Для этого в качестве диода применяют диод Шотки, степень насыщения транзистора будет небольшой.

Комбинация диода Шотки и транзистора называют транзистором Шотки.

Достоинство: отсутствие интервала рассасывания.

Ненасыщенный биполярный ключ

 

Входная характеристика

Передаточная характеристика

Выходная характеристика

Биполярный насыщенный ключ с динамической нагрузкой: схема, принцип работы, характеристики

Динамическая нагрузка – нагрузка, которая изменяет свое внутреннее сопротивление в зависимости от состояния ключевого транзистора. Сопротивление нагрузки большое и ток через нее не протекает. Когда нагрузка включена, ее сопротивление очень маленькое. В качестве нагрузки используется биполярный транзистор.

Ключ и нагрузка должны быть в противофазе.

VT2-ключевой транзистор.

VT3-динамическая нагрузка.

Каскад на первом транзисторе – фазоразчепительный каскад.

 

Режим работы ключа.

При 0<U_вх<U_бэ1 первый транзистор закрыт.

При U_вх>U_бэ1 первый транзистор переходит в активный режим. Появляется ток коллектора первого транзистора и появляется ток базы второго транзистора.

При U_вх1>U_бэ2 открывается второй транзистор. Изменяется ток базы первого транзистора. Коллекторный ток первого транзистора насищается. В некоторых случаях схема неработоспособна.

 

Входная характеристика

Насыщенный биполярный ключ. Схема, принцип работы, передаточная характеристика

 

 

Транзистор в режиме насыщения

Ток базы транзистора равен суме токов эммитерного и коллекторного перехода.

I_Бнас>IК/h_21Э =I_бгр

q_НАС=I_Бнас/I_Бгр

Превышение базового над его граничным значением называется коэффициентом насыщения.

Транзистор в режиме отсечки

Этот режим бывает 2-х видов:

1) режим пассивного запирания.

0<U_БЭ<U_БЭпор

R_У<U_БЭпор/I_К0

Это плохой режим отсечки, в транзисторе дополнительно рассеивается тепло. Этот режим может вызвать неопределенное состояние транзистора.

2) Режим глубокой отсечки.

Для p-n-p транзистора направление база-эмиттер меньше нуля.

U_БЭ<0

I_Б=-I_К0

R_У<Uзап/I_К0

Переключение происходит с задержками, которые вызваны изменением заряда и перезаряда барьерных емкостей.

Передаточная характеристика

Передаточная характеристика – зависимость выходного напряжения от величины входного напряжения. Есть 3 участка характеристики:

1. выходное напряжение находится в интервале от 0 до U_БЭ.Н. Транзистор в режиме отсечки, на выходе ключа напряжение равно напряжению питания.

2. U_вхЄ[U_БЭ.Н,U_ВХ.Н] на этом интервале транзистор находится в линейном режиме.

3. U_вхЄ[U_ВХ.Н, ∞] транзистор в режиме насыщения. На выходе низкий уровень напряжения.