Ключевой режим работы
Он применяется как каскад промежуточного усиления, каскад сигнализации, как схема питания электромагнитного реле. Такой каскад является основой интегральных логических элементов.
Свойства транзистора как усилителя тока описываются уравнением: Iк=h21Э×Iб, где h21Э>10. Из этого уравнения видно, что регулируя сравнительно небольшой ток базы, можно управлять значительным током нагрузки, расположенной в коллекторе транзистора. Максимальный ток коллектора, который можно получить в схеме с коллекторной нагрузкой, равен:
Iк max≈Uпит/Rк .
Максимальному току коллектора соответствует максимальный ток базы Iб max. Дальнейшее увеличение тока базы не приведет к увеличению тока коллектора, т.к. транзистор полностью открыт, падение напряжения на нем близко к нулю и он не определяет ток коллектора. Принято говорить, что он находится в состоянии насыщения. Это состояние характеризуется коэффициентом насыщения. Коэффициент насыщения характеризует превышение реального базового тока над требуемым. Он равен отношению Iб/Iб max. Его величина всегда больше единицы. Чем сильнее будет насыщен транзистор, тем меньше будет напряжение коллектор–эмиттер и тем меньше будут тепловые потери в транзисторе. Однако чрезмерное насыщение чревато большой неприятностью – в таком состоянии база транзистора накапливает большое количество неосновных носителей, которые задерживают выключение транзистора, когда прекращается ток базы. При выключении транзистора в цепь базы подается отрицательное напряжение, в результате чего ток базы меняет свое направление и становится равным Iб выкл. Пока происходит рассасывание неосновных носителей в базе, токи коллектора и базы не меняют своего значения, а транзистор находится в открытом состоянии. Это время называется временем рассасывания tрас. После окончания процесса рассасывания происходит спад отрицательного тока базы и спад протекавшего через транзистор тока коллектора – время спада tсп. Время выключения транзистора tвыкл равно:
tвыкл= tрас+ tсп.
Минимальное время выключения получается, если в базу транзистора до момента выключения подавался ток пограничного режима насыщения Iб≤Iб max.
Для объяснения ключевого режима работы используют выходные характеристики, которые представлены на рис. 26. А и В - возможные рабочие точки. В точке А транзистор выключен (или ключ разомкнут), в точке В транзистор включен (ключ замкнут). Чтобы получить точку В, необходимо обеспечить соответствующий ток базы.
В точке А:
Uкэ=Uп-Rк×Iко; Iк=Iко.
В точке В:
Uкэ»0,1В; Iк=(Uп-Uкэ)/Rк.
В расчетах обычно пренебрегают величинами Iко»0, Uбэ»0,6В и Uкэ»0,1В. Диаграмма работы транзистора в ключевом режиме представлена на рис. 27. Обычно в открытом состоянии транзистора ток Iк задан. Требуемый ток базы Iб=Iк/h21Э обеспечивается базовой цепью
Iб =(Uб-Uбэ)/Rб.
Uбэ»0,6В, тогда
Rб=(Uб-0,6)/Iб;
Iк=(Uп-Uкэ)/Rк; Uкэ»0,1В.
Т. к. h21Э может меняться от значений Iк, от температуры, от времени, то ток базы Iб приходится задавать с запасом. При расчете Iб исходят из величины h21Эmin/(1,5...2). Число 1,5... 2 - это коэффициент насыщения.
Работу транзистора в точках А и В принято характеризовать следующими терминами:
точка А - состояние отсечки (отсечен ток коллектора);
точка В - состояние насыщения (транзистор открыт полностью).
Переход из состояния в состояние происходит скачком.
Дата добавления: 2021-07-22; просмотров: 323;