Переходные процессы при переключении БТ

а) Особенности переключения БТ

При переключении БТ из режима отсечки в режиме насыщения (включение) и наоборот (выключение) переход ЭБ ведёт себя приблизительно также, как обычный ПП диод, т.е.

(4.13)

(4.14)

Это параметры изменения тока в переходе ЭБ

Но при рассмотрении переходного режима в БТ необходимо учитывать, что ток i_б управляет током i_к. Следует особо отметить, что при выключении транзистора, несмотря на изменение направления тока базы (на этапе t_р), транзистор в течение интервала t_р остаётся включённым ток i_к не меняет своего значения (i_к=I_кн=Е_к/R_к). Спад тока i_к начинается только тогда когда i_б станет i_б<I_бн – см. рис.4.35. Обратим внимание, что на входе импульс имеет длительность t_{и вх}=t₀, а на выходе t_{и вых}=t₀+t_p, значит импульс удлиняется t_{и вых}˃t_{и вх}. Это искажение импульса.

Длительность этапа t_р сильно зависит от степени насыщения q транзистора перед выключением.

Для ускорения процесса переключения (↓t_{3 вкл}, ↓ t_p) надо во время подачи перепадов напряжения U_с (фронт и срез) подать в базу «мощные» токовые амплитуды соответствующими направлениями токов ( и ). Этого можно достичь применением вместо резистора R_бфорсирующей цепи (ФЦ).

б) Применение ФЦ для ускорения переключения БТ

Схема включения ФЦ на входе приведена на рис.4.36. ФЦ образуют параллельно включенные резистор R и конденсатор ёмкости С.

Рассмотрим работу ФЦ.

По первому закону Кирхгофа в любой момент времени имеем .

Пусть U_вх изменяется по закону идеального прямоугольного импульса с амплитудой U_m. При t < t₁ напряжение U_вх=0 , U_бэ=0, БТ закрыт , .

Когда U_вх скачком изменяется от то по первому закону коммутации напряжение на ёмкости скачком изменяться не может, т.е. , т.е. ёмкость как бы закорачивает резистор R во время прохождения фронта (или спада) входного импульса. В этом интервале (здесь R_вх– входное сопротивление транзистора). Таким образом, во время прохождения фронта или среза U_вх(t) в базу подается «мощный» токовый импульс, который ускоряет процессы накопления и рассасывания.

Рисунок 4.35 – Переходные процессы при выключении БТ.

Рисунок 4.36 – Включение ФЦ

Рисунок 4.37 – Работа ФЦ

Динамические свойства БТ в активном режиме

Динамические свойства БТ в активном режиме принято характеризовать не временем переключения, а частотными зависимостями его параметров, т.е.

. Вследствие влияния паразитных ёмкостей переходов БЭ

(это С_э) и БК (это С_к) коэффициенты на ВЧ становятся

комплекснозначными функциями частоты. В этом случае вводят модуль и фазу . Для анализа и удобно применять схему замещения Джиаколетто и аппроксимацию зависимостей и . Типичная частотная зависимость приведена на рисунке 4.38.