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

85887. Практические задачи теории автоматов 1.08 MB
  Логические переменные и функции от них могут быть либо истинными равными 1 либо ложными равными 0. Логические переменные принято обозначать строчными латинскими буквами а логические функции прописными латинскими буквами.
85888. Визначення складу і кількості вторинної сировини в твердих побутових відходах 63 KB
  Проблема твердих побутових відходів ТПВ є для України однією з найважливіших екологічних економічних і соціальних проблем. м3 ТПВ що знаходяться на 750 полігонах велика кількість яких заповнена на 6090 а деякі переповнені і давно мають бути закриті.
85889. Указатели. Одномерные массивы и в языке программирования Си++ 169 KB
  Цель работы: Освоить работу с указателями и операциями над указателями ознакомиться с основными принципами работы с одномерными массивами 1. Существует следующие способы инициализации указателя: Присваивание указателю адреса существующего объекта: С помощью операции получения адреса например...
85890. Системы программирования в С++. Структура программы. Описание переменных. Ввод и вывод данных 115.5 KB
  Программы представляют собой файлы, содержащие последовательность инструкций, которые компьютер будет выполнять. Вы создаете программы на C++, используя текстовый редактор. Вы сохраняете свои программы на C++ в исходных файлах, для которых используется расширение СРР.
85891. ОСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СООРУЖЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ БАЛКИ 576 KB
  Определение параметров для железобетонной балки неразрушающими методами контроля необходимые и достаточные для оценки несущей способности конструкции. Выполнение поверочного расчета железобетонной балки для установления фактической предельной нагрузки для оценки несущей способности с учетом...
85892. ТЕНЗОРЕЗИСТОРНЫЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ 266.5 KB
  С помощью данного прибора реализованы и успешно работают измерительные комплексы: для контроля развития деформаций и трещин зданий сооружений; для измерения теплозащитных свойств конструкций сопротивления теплопередаче; регистраторы температуры прогрева бетона монолитном домостроении...
85893. ОБСЛЕДОВАНИЕ И ИСПЫТАНИЕ МОДЕЛИ СТАЛЬНОЙ БАЛКИ 231.5 KB
  Цели и задачи работы Ознакомиться с методикой обследования перерасчета испытания обработки и анализом результатов испытания модели стальной балки. Оборудование: Лабораторная установка с моделью стальной балки индикатор часового типа клинометр гири тензорезисторы мост постоянного тока электронный тензометрический...
85894. ТЕКСТОВИЙ РЕДАКТОР MICROSOFT WORD. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ОПЕРАЦІЇ НАД ДОКУМЕНТАМИ І ТЕКСТОМ 1.9 MB
  Ознайомитись з інтерфейсом текстового редактору Microsoft Word знати операції створення нового документу та його збереження вміти встановлювати параметри документу а також виконувати операцію редагування тексту. Знати основні операції над текстом у редакторі Microsoft Word...