Переходные процессы в транзисторном ключе (на биполярных транзисторах).
Переходные процессы в ключевых схемах
В реальных ключевых схемах изменение состояния транзисторов под действием ступенчатого входного напряжения происходит в течение некоторого времени, зависящего от целого ряда факторов: типа транзистора ключа, режимов его работы, характера нагрузки и т.д. При этом изменения выходных токов ключа при отпирании и запирании транзистора отличаются от линейного закона, а форма выходного напряжения значительно отличается от формы входного.
Переходные процессы биполярного ключа
Процесс переключения биполярного транзистора определяется двумя факторами: процессами накопления и рассасывания неосновных носителей в базе, формирующих ток коллектора ik, и наличием емкостей эмиттерного и коллекторного переходов Cэ и Cк, которые перезаряжаются при переключениях. Если входное напряжение Uвхравно нулю, то транзистор закрыт и ток коллектора ik равен неуправляемому току Iк0 (рис. 14).
Рис.14. Переходные процессы в ключе на биполярном транзисторе
При подаче входного напряжения ступенчатой формы появляется базовый ток Iб такой же формы. Если величина Iб достаточна для ввода транзистора в насыщение, то возрастающий ток коллектора будет стремиться к уровню b Iб, где b – коэффициент усиления тока транзистора. Нелинейный характер нарастания ik определяется наличием емкостей переходов база-эмиттер (Cэ) и база-коллектор (Cк). Максимальное значение ik ограничено сопротивлением Rk и не может превысить величины
Значение коллекторного тока, в тоже время, определяется количеством неосновных носителей в базе, поэтому, когда ток ik достигнет величины Ikнас, его рост прекратится, но рост числа носителей заряда в базе будет расти до величины соответствующей току Iб. Таким образом, в базе транзистора накапливается избыточный заряд неосновных носителей, не участвующих в создании коллекторного тока.
Как видно из диаграммы, процесс открывания транзистора занимает некоторый интервал времени tвкл. Уменьшение этого времени на практике достигают повышением в 1,5 - 3 раза базового тока, по отношению к току, достаточному для введения транзистор в насыщение.
Однако увеличение базового тока в этом случае приводит к увеличению избыточного заряда неосновных носителей в базе, которые после снятия входного сигнала (отключения тока Iб) продолжают поддерживать некоторое время tр коллекторный ток неизменным. Отрезок времени tр называют временем рассасывания неосновных носителей из базы. Только после удаления избыточного заряда из базы начинается процесс уменьшения коллекторного тока до уровня Iк0.
В быстродействующих ключевых схемах принимают меры для уменьшения tр, и соответственно, tвыкл, в целом.
Цели и задачи микроминиатюризации.
в электронике, основными задачами которого являются повышение надёжности, снижение стоимости и уменьшение массы и габаритов, электронной аппаратуры. Как правило, это достигается за счёт применения миниатюрных электрорадиоэлементов, интегральных микросхем высокой степени интеграции, печатного монтажа и прочих методов микроминиатюризации. При этом достигается существенное сокращение энергопотребления, повышение быстродействия, упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей как электронных приборов, так и самих устройств, сконструированных на их основе.