Быстродействие ключевого элемента определяется максимально допустимой частотой входных переключающих сигналов. Быстродействие зависит от общей длительности переходного процесса, обусловленной двумя факторами: собственной инерционностью ключевого транзистора (конечной скоростью изменения заряда в базе) и влиянием паразитных параметров (конечной скоростью изменения напряжения на барьерных и паразитных емкостях).
Переходный процесс переключения транзистора из запертого состояния в насыщенное содержит три стадии: задержки отпирания эмиттерного перехода, формирования фронта включения, накопление заряда в базе.
Задержка отпирания транзистора равна времени заряда барьерных емкостей до напряжения отпирания транзистора U0. Практически задержка проявляется в сдвиге фронта включения относительно фронта входного отпирающего сигнала (импульса). В большинстве практических случаев задержка отпирания невелика и существенно меньше длительности фронта включения.
Формирование фронта включения начинается с появления ступеньки базового тока 
вследствие отпирания эмиттерного перехода. В насыщенных ключах ступенька тока достаточна для последующего насыщения транзистора: >
.
Если пренебречь влиянием емкостей на переходный процесс, поведение ключа на стадии формирования фронта включения непосредственно обусловлено процессом изменения заряда неосновных носителей в базе транзистора, который описывается уравнением:
( 8 )
где 
- время переноса заряда через базу в нормальном режиме (время жизни неосновных носителей в базе), которое проявляется как постоянная времени переходной характеристики транзистора.
Формирование фронта включения происходит при существовании активного режима работы пока выполняется условие 
<
. Окончание фронта включения соответствует моменту, когда заряд становится равным 
.
В общем случае, когда нужно учитывать влияние емкости коллекторного перехода 
и емкости нагрузки 
, при анализе вместо 
следует пользоваться эквивалентной постоянной времени 
:
( 9 )
Длительность фронта включения рассчитывается по формуле
( 10 )
Для схемы рис.1 ток 
рассчитывается по (1), для схемы рис.2 =
и рассчитывается по (7).
Если условие насыщения не выполняется (
), для определения времени включения следует использовать формулу
. ( 10а )
Накопление заряда в базе происходит уже в насыщенном транзисторе. Начиная с момента 
, все три внешних тока транзистора не меняются. Однако заряд в базе продолжает нарастать по экспоненциальному закону, и этот процесс заканчивается лишь через время 
, которое называют временем накопления. Значение 
может существенно отличаться от величины (< ), поскольку распределение носителей в базе при насыщении отличается от распределения при нормальном активном режиме.
Процесс переключения транзистора из насыщенного состояния в запертое содержит две стадии: рассасывание избыточного заряда и формирование фронта выключения.
Рассасывание избыточного заряда проявляется внешне как задержка начала фронта выключения относительно выключающего (отрицательного) перепада входного сигнала. На стадии рассасывания транзистор остается насыщенным, концентрация заряда в базе остается выше равновесной концентрации, и оба перехода транзистора смещены в прямом направлении. При этом напряжение Uбэ = U0 = 0,7 В. Поэтому при установлении запирающего входного напряжения Uвх < U0 возникает отрицательный входной ток 
, обусловленный наличием в базе избыточного заряда. Ток вытекает из базы, т.к. потенциал базы выше потенциала входа. Величина этого тока: Перейти на страницу: 1 2
Другое по теме:
Разработка микромеханических гироскопов, имеющих более широкий диапазон измерений Микромеханические гироскопы (ММГ) в последние годы становятся объектом все более пристального внимания как со стороны разработчиков инерциальных измерителей, так и со стороны потребителей этой продукции. Привлекательными качествами этих приборов ...