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

84583. Теплоутворення в організмі, його регуляція 42.13 KB
  В дорослих цей механізм посилення теплоутворення мобілізується рідко лише за умови тривалої дії холодових факторів коли виникає загроза зниження температури ядра тіла. Цей механізм теплоутворення часто використовується регуляторними механізмами за необхідності збільшити теплоутворення. Виділяють наступні види скоротливого термогенеза: терморегуляторний тонус – збільшення тонусу м’язів яке починається з м’язів шиї та плечового поясу; виникає безумовнорефлекторно може збільшити теплоутворення на 50100; м’язове тремтіння виникає...
84584. Тепловіддача в організмі та її регуляція 43.34 KB
  Виділення тепла з організму відбувається наступними шляхами: 1. Тепловипромінювання – виділення тепла за допомогою довгохвильового інфрачервоного випромінювання. Тому механізми регуляції змінюють віддачу тепла шляхом радіації змінюючи температуру тіла. Віддача тепла шляхом випаровування змінюється регуляторними механізмами за рахунок зміни потовиділення.
84585. Регуляція ізотермії при різній температурі навколишнього середовища 50.47 KB
  При кімнатній температурі організм оголеної людини 30 тепла віддає шляхом радіації 1215 шляхом конвекції 20 шляхом випаровування та 35 – шляхом проведення поки що не встановлено чому але при наявності двох оголених людей в кімнаті теплепродукція збільшується на 500 – досліджувати цей цікавий факт Вам майбутнім фізіологам світочам української науки. Варто зауважити що для віддачі тепла шляхом радіації конвекції та проведення має буте градієнт температури шкіри та оточуючого середовища. Тому під час високої зовнішньої...
84586. Механізми сечоутворення. Клубочкова фільтрація і фактори, від яких вона залежить 44.81 KB
  В результаті цього процесу плазма крові фільтрується в просвіт капсули ШумлянськогоБоумена і утворюється первинна сеча – ультрафільтрат плазми крові який за складом відрізняється від неї тільки відсутністю білків. – гідростатичний тиск крові в капілярах ниркового тільця близько 70 мм. – онкотичний тиск плазми крові близько 30 мм. Плазма крові фільтрується в просвіт капсули через нирковий фільтр який складається з трьох шарів: шар ендотеліоцитів капілярів 1; базальна мембрана 2; шар подоцитів епітелій капсули 3; Ендотелій...
84587. Канальцева реабсорбція і секреція, їх фізіологічні механізми 46.32 KB
  Реабсорбція окремих речовин в проксимальному сегменті нефрона: Реабсорбція іонів натрію N в основному проходить активно. В базолатеральних мембранах клітин епітелію канальців локалізується нптрійкалієва помпа яка з затратами АТФ транспортує іони натрію із клітини в інтерстиційну рідину. За рахунок роботи помпи в клітині підтримується низька концентрація іонів натрію. Через канали апікальної мембрани клітин іони натрію входять в неї пасивно за механізмом дифузії.
84588. Реабсорбція речовин в наступних відділах нефрона 50.77 KB
  Кількість речовин в первинній сечі можна розрахувати за формулою: Кількість речовини = Кпл ШКФ де: Кпл – концентрація речовини в плазмі крові; ШКФ – швидкість клубочкової фільтрації ШКаФ; Кпл ШКФ = Кс Д звідси: ; Синтетичний полісахарид інулін вільно фільтрується але не реабсорбується і не секретується. Тому визначивши коефіцієнт очищення за інуліном оцінюють ШКФ. ШКФ можна оцінити визначивши кліренс за ендогенним креатиніном який реабсорбується і секретується але об’єми цих процесів однакові. Показники ШКФ розраховують на стандартну...
84589. Поворотно-протипоточна система нирок її фізіологічні механізми і роль 52 KB
  Поворотнопротипоточна система нирки ППСН забезепчує при необхідності: розведення сечі тобто виводить у великому об’ємі води малу кількість солей та метаболітів. Так нирки працюють при надлишку води в організмі наприклад при надлишковому її прийомі. концентровання сечі тобто виводять у малому об’ємі води велику кількість солей та метаболітів. Регуляція реабсорбції йонів натрію і води в канальцях нирки.
84590. Роль нирок в забезпеченні кислотно-основного стану крові 38.28 KB
  Роль нирок у підтримці кислотноосновного стану крові пов’язана із здатністю епітеліоцитів ниркових канальців секретувати протони які надалі виводяться з організму. Протони секретуються в просвіт канальців а бікарбонатні йони реабсорбуються у кров. Протони котрі секретуються нирковим епітелієм взаємодіють з різними компонентами сечі.
84591. Фізіологія як наука. Поняття про функцію. Методи фізіологічних досліджень 44.59 KB
  Нормальна фізіологія – наука про об’єктивні закономірності протікання функцій організму в їх взаємозв’язку і у взаємодії організму із зовнішнім середовищем. Функція – це діяльність і властивість клітин органів систем організму які проявляються як фізіологічний процес чи сукупність процесів. Неспецифічні – притаманні багатьом чи всім тканинам та клітинам організму. Об’єктом фізіологічного дослідження є функція організму його систем органів і клітин.