+UП
Rк
E1 Uвых
– +
Кл. Rб Iб1
+ –
Iб2
E2
|
Будем считать, что транзисторный ключ по схеме с ОЭ управляется от источника тока. Режим управления током обеспечивается при достаточно большом сопротивлении Rб и значениях напряжений
E1 >> Uбэ.нас ; E2 >> Uбэ.нас .
Отпирание транзистора начинается в момент t0 подачи на вход ключа положительного напряжения Е1 . При этом отпирающий ток базы равен
.
При подключении источника отрицательного напряжения Е2 в цепи базы открытого транзистора возникает импульс запирающего тока
.
Отпирание транзистора проходит в два этапа.
Этап включения. Начинается в момент подачи отпирающего тока и заканчивается в момент t1, когда транзистор переходит из активной области в область насышения. На этом этапе ток коллектора и заряд в базе нарастают, а выходное напряжение спадает по экспоненте с постоянной времени
.
Второе слагаемое учитывает изменение заряда емкости коллекторной цепи. К моменту t1 ток коллектора достигает значения Iк.нас, заряд – граничного уровня Qб.гр, а выходное напряжение – значения Uкэ.нас. Длительность этапа включения равна
|
|
Видно, что чем больше отпирающий ток базы, тем короче этап включения, т.е. отрицательный фронт выходного напряжения.
Этап накопления избыточного заряда. Начиная с момента t1, ток и потенциал коллектора остаются неизменными, а заряд в базе продолжает нарастать и стремится к установившемуся значению Iб1 tб . Этап накопления завершается за время (3¸4) tб .
Запирание транзистора начинается в момент t2 отключения напряжения + Е1 и подключения отрицательного напряжения –Е2 , при этом возникает запирающий ток базы iб (t) = –Iб2 . Переходные процессы проходят также в два этапа.
Этап рассасывания избыточного заряда. На этом этапе транзистор остается в области насыщения, заряд в базе уменьшается по экспоненте с постоянной времени tб от начального уровня Iб1 tб к предельному уровню – Iб2 tб . К моменту t3 заряд достигает граничного значения и транзистор переходит из области насыщения в активную область. Длительность этапа рассасывания, т.е. задержки выключения, равна
Длительность этапа зависит от величины отпирающего тока прямо, а от запирающего тока – обратно. Чем больше Iб2 , тем быстрее проходит рассасывания избыточного заряда.
Этап выключения. Заряд в базе, а вместе с ним и ток коллектора уменьшаются, а выходное напряжение нарастает. Все указанные величины изменяются с постоянной времени . К моменту t4 все токи транзистора практически прекращаются, и транзистор входит в область отсечки. Длительность этапа выключения зависит от величины запирающего тока:
|
|
Чем больше ток Iб2 , тем короче положительный фронт выходного напряжения.
uвх +E1 0 t –E2 –E2 iб Iб1 t 0 t0 t2 –Iб2 iк Qб bIб1 Iб1tб Qб Iк.нас Qб.гр iк в 0 t tвкл tp tвык –bIб2 – Iб2tб uкэ UП Uкэ.нас 0 t0 t1 t2 t3 t4 t |