Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Ключ (переключатель, выключатель) — электрический коммутационный аппарат, служащий для замыкания и размыкания электрической цепи.
Электронные ключи основаны на работе биполярных транзисторов. Переключающий транзистор допускает различные режимы работы (см. лекция 8, параграф 8.2), приведённые на рисунке 25.
Область I: область отсечки, коллекторный ток отсутствует, эмиттерный и коллекторный перехода обратно смещены. Область II: активная область, эмиттер смещён в прямом направлении, а коллектор в обратном. Область III: область насыщения, эмиттер и коллектор смещены в прямом направлении. Для обоих режимов (II и III) выключенное состояние (OFF) характеризуется сдвигом рабочей точки по нагруженной линии в область отсечки транзистора. Видно, что способ переключения определяется уровнем прямого тока и положением рабочей точки во включённом состоянии (ON). чаще всего применяют режим насыщения как наиболее близкий к режиму работы идеального ключа. Когда на базе транзистора «0» относительно эмиттера, транзистор «закрыт», ток через него не идёт, на коллекторе всё напряжение питания (сигнал высокого уровня — «1»). Когда на базе транзистора «1», он «открыт», возникает ток коллектор-эмиттер и падение напряжения на сопротивлении коллектора, напряжение на коллекторе, а с ним и напряжение на выходе, уменьшается до низкого уровня «0». Простейший ключ на биполярном транзисторе показан на рис. 25.1,а. В установившемся режиме до момента времени t1 (рис. 25.1,б) эмиттерный переход транзистора заперт, и транзистор находится в режиме отсечки. Для этого режима ik0= - Ik0 (Ik0 — обратный ток коллектора), iЭ»0. Если пренебречь током Ik0, то можно считать, что ik=iб»0. В этом случае В интервале времени t1 t2 транзистор находится в открытом состоянии. Чтобы напряжение ukЭ было минимальным, напряжение U1 выбирают так, чтобы транзистор находился в режиме насыщения или в режиме, близком к насыщению. Токи и напряжения на этом отрезке времени определяются выражениями (25.1) Для определения тока коллектора в режиме насыщения можно воспользоваться приближенной формулой
(25.2) Напряжение на транзисторе в режиме насыщения находится в пределах 0.8 1 В. Мерой насыщения транзистора служит коэффициент насыщения q НАС, который определяет, во сколько раз реальный ток базы превосходит минимальное значение тока базы, при котором имеет место режим насыщения. Минимальный ток базы IбНАС МИН в режиме насыщения определяется выражением (25.3) а коэффициент насыщения определяется как (25.4)
Выбирая значение коэффициента насыщения конкретного транзисторного ключа, необходимо руководствоваться следующими соображениями: • насыщение должно быть обеспечено для всех транзисторов данного типа в рабочем диапазоне температуры; • увеличение тока базы в режиме насыщения снижает величину падения напряжения на транзисторе между коллектором и эмиттером, что снижает мощность потерь в этой цепи транзистора, но снижение мощности практически прекращается при qНАС =3; • увеличение тока базы приводит к увеличению потерь во входной цепи; • при увеличении тока базы сокращается время включения транзистора, но возрастает время его выключения. Временные диаграммы, соответствующие процессу включения транзистора, представлены на рис. 25.2.
На рис.25.2 пороговое напряжение между базой и эмиттером UбЭ ПОР соответствует некоторому малому значению тока базы (например, Iб < Iб НАС). Через Ik ПОР обозначен ток коллектора, соответствующий напряжению UбЭ ПОР. Интервал t1 t2 называют интервалом задержки включения, интервал t2 t3 — интервалом формирования фронта, а интервал t3 t4 — интервалом накопления заряда. Разность t3 t1 называют временем включения. Длительность интервала формирования фронта определяется током базы, током насыщения коллектора IК НАС, величиной b транзистора и временем жизни неосновных носителей в базе.
На интервале задержки включения изменяются напряжения на эмиттерном и коллекторном переходах, и поэтому изменяются объемные нескомпенсированные заряды в области этих переходов. Это проявляется в том, что возникают токи электродов транзистора. Ток коллектора на рассматриваемом интервале мал. Явление изменения зарядов условно называют перезарядом барьерных емкостей эмиттерного и коллекторного переходов. На интервале формирования фронта токи электродов транзистора увеличиваются. В начале этого интервала продолжается изменение напряжения на эмиттерном переходе. В течение всего интервала изменяется напряжение на коллекторном переходе. Это вызывает изменение соответствующих нескомпенсированных объемных зарядов. На интервале формирования фронта, кроме этого, происходит накопление неравновесных носителей электричества в базе транзистора. Это явление условно называют накоплением неосновных носителей. Заряд неосновных носителей практически сразу компенсируется зарядом основных носителей. Чем больше коэффициент насыщения, тем меньше длительность фронта t Ф. На интервале накопления заряда (t3 - t4) процесс накопления неравновесных носителей электричества продолжается, напряжение uКЭ незначительно уменьшается, а ток коллектора незначительно увеличивается. Временные диаграммы процесса выключения транзистора представлены на рис. 25.3.
На рис. 25.3 приняты следующие обозначения интервалов времени: •t1 t2 — рассасывания заряда; •t2 t3 — формирования спада; •t3 t4 — установления; •t1 t3 — выключения. На интервале рассасывания ток базы, ограниченный резистором Rб, имеет отрицательное значение iб= -U2/Rб, если принять напряжение uбЭ = 0. На этом интервале времени концентрация неравновесных носителей электричества уменьшается, и в конце интервала транзистор выходит из режима насыщения. Время рассасывания возрастает при увеличении коэффициента насыщения. Интервал форсирования спада tСП характеризуется снижением концентрации неравновесных носителей, уменьшением тока ik и увеличением напряжения на коллекторном переходе и напряжения uКЭ. В области коллекторного перехода изменяются объемные нескомпенсированные заряды (перезаряд барьерной коллекторной емкости). На интервале установления tУСТ напряжение uбЭ изменяется от значения UбЭ ПОР до -U2. Изменяются также нескомпесированные объемные заряды переходов транзистора. С момента времени t3 ток коллектора сравнивается с током базы, эмиттерный переход смещается в обратном направлении. В результате снижения тока базы до нуля транзистор выключается. Время выключения можно уменьшить увеличением запирающего отрицательного тока базы.
На рис. 25.4,а представлена схема транзисторного ключа с форсирующим конденсатором, увеличивающим положительную и отрицательную амплитуды тока базы, и тем самым повышающим быстродействие транзисторного ключа. Диаграмма тока базы показана на рис. 25.4,б.
|
|||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 75; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.14.168.56 (0.013 с.) |