69000

ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ В РЕЖИМІ ПЕРЕМИКАННЯ

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Режим перемикання транзисторного ключа (рис.14.1) залежить від значень напруг на вході UЗВ, живлення ЕС і опору RН, які забезпечують два статичних стану транзистора: вмикнуто (режим насичення) і вимкнуто (режим відсічки). Розглянемо фізичні процеси в транзисторі в стані вимкнуто.

Украинкский

2014-09-28

89 KB

0 чел.

                          

           

14.ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ В РЕЖИМІ ПЕРЕМИКАННЯ

                      

                 14.1. Стаціонарний режим  роботи пт

      Режим перемикання транзисторного ключа (рис.14.1) залежить від значень напруг на  вході UЗВ , живлення ЕС і опору RН , які забезпечують два статичних стану транзистора: вмикнуто (режим насичення) і вимкнуто (режим відсічки).

      Розглянемо фізичні процеси в транзисторі в стані вимкнуто.Цей стан відповідає високому опору канала  rК і існує при відсутності або малій напрузі на затворі UЗВ UЗВ ПОР  (UЗВ ≈ 0). В режимі відсічки струм стоку практично відсутній ІС≈0, а вихідна напруга на стоці буде максимальна   UСВЕС (точка А на рис.14.2.б).

      Стан вмикнуто відповідає режиму з малим опором каналу Для його забезпечення напруга на затворі повинна бути більшою за порогову

                                                       UЗВ > UЗВ ПОР .

   

      При вибраному резисторі RН лінія навантаження починається з точки А , перетинає вихідні характеристики і проходить до осі Іс ( рис14.2,б ).Якщо опустити перпендикуляр з точки перетину лінії навантаження  з вихідною характеристикою, можна отримати вихідну напругу , яка залежить від напруги UЗВ . Ця напруга називається залишковою. Для ефективного управління наступним каскадом бажано , щоб залишкова напруга була малою.

      Із рівняння стокової напруги

                                                     UСВ=ЕС- ІС RН 

та вихідних характеристик виходить , що при малій напрузі на затворі UЗВ, струм стоку ІС буде малим , а напруга на стоці UСВ (залишкова) буде великою.

      Тому для зменшення залишкової напруги  до бажаних значень (UСВ=0,3...0,5 В) необхідно підвищувати напругу на затворі UЗВ до                   UЗВ >> UЗВ ПОР та збільшити опір RН.

      Необхідне значення напруги UЗВ ВМ при заданій напрузі UСВ ЗАЛ визначається формулою

                                  UЗВ ВМ= UЗВ ПОР + ,

де bкоефіцієнт , залежний від параметрів транзистора .

14.2.ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ ПРИ ПЕРЕМИКАННІ ПТ

14.2.1.ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ В РЕЖИМІ ПЕРЕМИКАННЯ

      У електронних ключах зручно застосовувати  МДН – транзистори з індукованим каналом завдяки тому, що вони мають чіткий рівень порогової напруги UЗВ ПОР (рис. 14.2,а).

      Стан транзистора залежить від вхідної напруги UВХ :

 - якщо   UВХ > UЗВ ПОР , то транзистор відкритий (режим насичення);

 - якщо   UВХ < UЗВ ПОР , то транзистор закритий (режим відсічки);

 

  

Рис.14.1. Схема транзисторного ключа на МДН- транзисторі з n-каналом зі спільним витоком

14.2.2. ПЕРЕХІДНІ ПРОЦЕСИ ПРИ ПЕРЕМИКАННІ ПОЛЬОВОГО                ТРАНЗИСТОРА

      При прямокутному вхідному імпульсу напруга на виході не буде прямокутною. Це визначається наявністю небажаних ємностей транзистора.

      При аналізі перехідних процесів враховують ємності затвор-канал СЗК і вихідну ємність С ВИХ , яка залежить не тільки від ємності ССВ транзистора, але і від ємностей СЗВ , СЗК , ССЗ наступного транзистора, а також прохідної ємності ССЗ , яка при наявності опору RН збільшується у (КU+1)разів. Тому можна записати

                             С ВИХ= ССВ+ СЗВ+ СЗК+ ССЗ(КU+1).

      Часові процеси при перемиканні визначаються розрядом та зарядом С ВИХ. При закритому транзисторі ємність С ВИХ заряжається до напруги джерела живлення ЕС . В момент приходу імпульсу транзистор відкривається, струм стока ІС змінюється стрибком , але вихідна напруга зменшиться миттєво не може завдяки наявності С ВИХ , яка розряджається через вхідний транзистор (канал з опором  rК).Заряд С ВИХ здійснюється через великий опір RН.Тому час заряду буде більший, ніж час розряду.

14.2.3. АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ ПРИ ВМИКАННІ ТРАНЗИСТОРА

      У початковому стані UЗВ ≈ 0 , ІС=0 , UСВ ЕС (точка А на рис.14.2.б), ємність СВИХ буде заряженою. В момент t1 на вхід подається імпульс з напругою UЗВ ВМ . Починається процес вмикання. Він складається з трьох етапів.

      Перший етап – формування каналу. Він починає формуватися у вивода витока і через деякий час досягає стока. До цього момента канал відсутній  і струм ІС =0. Тривалість цього процесу визначає час затримки вмикання tЗТ ВМ (рис.14.2.б). На рівні 0.95 він буде

                                                    tЗТ ВМ ≈ 3 rК СЗК .

Часто часом затримки вмикання нехтують.

      Другий етап – розряд ємності С ВИХ струмом стоку, який в момент t2 змінюється стрибком від 0 до ІС2  

                                             ІС2=b(UЗВ ВМ-UЗВ ПОР)2 .

      При розряді ємності С ВИХ напруга стоку UСВ змінюється від ЕС до  UСВ МЕЖ . Розглянемо ділянку осцилограми спочатку від ЕС до UСВ МЕЖ , що відповідає переміщенню робочої точки на вхідних характеристиках з положення А в положення В (рис14.2.б) і далі до С .

      За час зміни напруги UСВ від ЕС до UСВ МЕЖ формується основна частина переднього  фронту вихідної напруги . Цей час називається  часом      нарощування tНР.

                tНР = С ВИХ= С ВИХ

      Струм стоку ІС2 в межах tНР майже не змінюється. Його значення визначається  різницею  ординат вихідної характеристики (між точками В та С).

      Третій етап є подальшим  розрядом ємності С ВИХ в положення D по крутій ділянці характеристики, струм стоку ІС2 зменшується до значення ІС1 , а напруга на стоці змінюється від UСВ МЕЖ до UСВ ЗАЛ  за час t3- t4 , яким часто нехтують.

      Таким чином , транзистор переходить в режим відкрито , який визначається струмом ІС1 та напругою   UСВ ЗАЛ  , а також заряженою ємністю СЗК .

         

 

  

            

      

       

 

 

  

 

 

                                                                                                  

              

   

 

  

 Рис.14.2. ВАХ та осцилограми транзистора при перемиканні:

а-передаточна ВАХ; б-вихідні ВАХ; в-осцилограма вхідного сигналу; г-закон зміни струму транзистора;            д-осцилограма вихідного сигналу.

 

             14.2.4. АНАЛІЗ ПРОЦЕСІВ ПРИ ВИМИКАННІ ТРАНЗИСТОРА

      В момент t5 – закінчується вхідний імпульс і починається розряд ємності   затвор-канал СЗК . Напруга на затворі зменшується і , коли вона буде дорівнювати пороговій UЗВ ПОР , канал перекривається ІС=0. Цей час називають часом затримки вимикання

                                                       tЗТ ВИМ ≈ 3 rК СЗК 

Формування спаду вихідного імпульсу забезпечується процесом заряду ємності С ВИХ через опір RН . При цьому  в транзисторі струму не буде (ІС=0).Робоча                   

точка переміщується стрибком вниз , а далі рухається за віссю UСВ до початкового положення А (рис. 14.2, а). Часто часом tЗТ ВИМ нехтують.

      Час спаду за рівнем 0.95 визначається формулою

                                                       tСП ≈ 3 rН СВИХ

і буде більшим часу tНР. Тому , швидкодія транзисторного ключа залежить від тривалості процеса його вмикання

                                   fМАКС=

      Перевагою ключових МДН-транзисторів є висока швидкодія , низький опір відкритого транзистора, можливість паралельного управління декількома ключами для збільшення комутованої потужності.

5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28925. Завершение Второй Мировой Войны 21 KB
  На конференции было решено не ограничивать сроки оккупации Германии для управления которой создавался союзный контрольный совет. В дни Потсдамской конференции произошло еще одно событие которому было суждено оказать серьезное влияние на послевоенную историю мира. На этой конференции американский президент Г. в соответствии с обязательствами принятыми на Ялтинской конференции СССР объявил Японии войну.
28926. Смутное время, его причины и последствия 28 KB
  Это первая в истории России гражданская война В апреле 1605 года царь Борис Годунов умер трон перешел к его сыну Федору В июне 1605 года Лжедмитрий с огромным войском вступил в Москву. Лжедмитрий 1 щедро раздавал деньги и земли дворянству чтобы заручиться его поддержкой был деятельным и энергичным. Шуйским подняли народ против поляков Лжедмитрий 1 был убит. В 1607 году появляется новый самозванец Лжедмитрий II личность которого так и не была установлена.
28927. Приход к власти в России царской династии Романовых. Становление российского абсолютизма 28.5 KB
  21 февраля казаки ворвались на заседание Земского собора и потребовали избрать царем 16летнего Михаила Федоровича Романова сына патриарха Филарета родственника царя Федора Ивановича. Избрание Михаила не было случайностью: один из бояр писал что Михаил молод разумом еще не дошел и будет нам удобен; отсутствие у Михаила ярких талантов жесткого характера устраивало всех: страна устала от жестокости и хотела осторожной политики; избрание Михаила обещало всеобщее согласие и спокойствие; царская власть опять становилась...
28928. Причины и основные этапы установления крепостного права в России 22.25 KB
  Причины и основные этапы установления крепостного права в России Крепостничество представляет собой любую зависимость крестьян от землевладельца запрет менять прописку и хозяина. установившая правило €œЮрьева дня€ осенний праздник представляющий собой определенный и очень ограниченный срок перехода крестьян к другому землевладельцу после расчета с прежним. вводятся €œзаповедные лета€ в течение которых даже установленный переход крестьян запрещался. писцовые книги стали документальным основанием в процессе прикрепления крестьян.
28929. Петровская модернизация России, ее особенности и значение для дальнейшего развития страны 38 KB
  Это был верховный орган управления страной состоящий из девяти человек назначаемых царем. Каждая коллегия ведала определенной отраслью управления. была изменена система местного управления. Главную роль в системе управления играл царь Петр I.
28930. Внешняя политика Петра I. Становление Российской империи 29.5 KB
  Внешняя политика Петра I. Во внешней политике Петра I можно выделить 4 основных события: Азовские походы Великое посольство Северная война Каспийский поход. Однако уже в 1696 предварительно создав эскадру из 2 крупных кораблей 23 галер и более чем 1000 барок вдвое увеличив и оснастив армию Петр взял Азов и тля удержания захваченных земель приказал возвести крепость Таганрог. Весной 1697 посольство из 250 человек среди которых под именем Петра Михайлова был и царь отправилось в Европу.
28931. Дворцовые перевороты (1725—1762) 45 KB
  со смерти Петра I в России начинается эпоха дворцовых переворотов смена царствующих особ которая сопровождалась ожесточенной борьбой между различными группировками придворной знати. Старая знать Голицыны Долгоруковы выступала за царевича Петра сына Алексея. возвела на престол жену Петра Великого Екатерину I. Незадолго до смерти она выбрала своим преемником 12летнего царевича Петра сына убитого царевича Алексея.
28932. Россия в эпоху дворцовых переворотов 27 KB
  Среди претендентов на престол были: Екатерина – жена Петра I муж дочери Петра Анны герцог Гольштейн –Готторпский вторая дочь Петра I Елизавета внук Петра I Петр Алексеевич сын убитого царевича Алексея и наконец племянница Петра I Анна Иоанновна дочь Ивана Алексеевича брата царя. Спасло ее лишь воцарение Петра III в России. Сделав ставку на его жену Екатерину Орловы при помощи гвардии свергли Петра III позже он был €œслучайно€ убит в Ропше.
28933. Реформы Екатерины II. Государственное управление. Уложенная комиссия 35.5 KB
  Екатерина хотела претворить в жизнь идеал философа на троне который был весьма распространен во второй половине XVIII в. Екатерина отвергла проект создания Совета увидев в нем попытку ограничить самодержавную власть но при этом понимала что реформа государственного управления необходима. Тем самым Екатерина ослабила Сенат превратив его из законодательного в простой административный орган. Екатерина провела вторую секуляризацию монастырских земель забрав их в казну.