Быстродействующие ключи на биполярном транзисторе

В схеме с форсирующей емкостью (см. рис. 16.4) при подаче входного открывающего сигнала сопротивление емкости значительно меньше сопротивления резистора R_ф, в связи с этим ток заряда емкости приводит к возрастанию тока базы и быстрейшему открыванию транзистора. Если емкость зарядилась (транзистор открыт), ток базы уменьшится, поскольку увеличится сопротивление последовательной цепи R_г + R_ф, транзистор переходит на границу режима насыщения, время рассасывания носителей уменьшается.

Рис. 16.4 Ключ сфорсирующей емкостью

Для повышения быстродействия ключевых схем необходимо уменьшить время рассасывания избыточного заряда. Для этого необходимо уменьшить отпирающий ток Is^-, т.e. уменьшать степень насыщения транзистора. Но это приводит к увеличению длительности фронта. Чтобы предотвратить насыщение транзистора и в то же время не ухудшить фронтов импульсов коллекторного тока или напряжения, в схему ключа вводят нелинейную обратную отрицательную связь

При открывании транзистора ДБШ закрыт, поскольку потенциал коллектора выше потенциала базы. С возрастанием коллекторного тока потенциал коллектора уменьшается, и на границе перехода транзистора в режим насыщения потенциал коллектора становится ниже потенциала базы, диод открывается. Поэтому транзистор вообще не переходит в режим насыщения.

Рис. 16.5 Ключ с нелинейной обратной связью

Когда транзистор заперт или работает в активном режиме, потенциал коллектора положителен относительно базы, и диод не влияет на работу ключа. Когда в процессе формирования фронта потенциал коллектора относительно базы проходит через нуль и делается отрицательным, диод отпирается и на нём создается прямое напряжение U. Если это напряжение

меньше 0,5В (что характерно для диодов Шоттки), то коллекторный переход практически заперт, что исключает накопление избыточного заряда, свойственного режиму насыщения. Точно также при запирании ключа будут отсутствовать этапы рассасывания избыточного заряда и задержки среза.