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

62680. Изучение новых знаний 21.65 KB
  Цель: Организация деятельности учащихся по изучению поразрядного сложения двузначных чисел без перехода через разряд Образовательная: Формировать умение слаживать двузначные числа без перехода через разряд...
62681. Задачи на сравнение 31.9 KB
  Цели: Закрепить правило разностного сравнения чисел, решение всех типов задач на сравнение, нахождение меньшего числа, большего числа и разницы. Закрепление навыка счета в пределах 9. Работа над формирование УУД.
62682. Площадь прямоугольника 58.85 KB
  Вид урока урок практикум Тип урока Комбинированный Государственный социальный заказ Во исполнение закона Российской Федерации Об Образовании Закона О Развитии Образования в г. Межпредметные связи Литературное чтение...
62683. Формула объема прямоугольного параллелепипеда 27.55 KB
  Познакомить обучающихся с формулой объема прямоугольного параллелепипеда использование полученных знаний в решении задач. Предполагаемые результаты: Учащиеся научатся находить объем прямоугольного параллелепипеда и куба по формуле понимать учебную задачу...
62684. Склад числа 9. Написання цифр. Порівняння чисел у межах 10. Складання прикладів на додавання. Вимірювання довжини відрізків 324.56 KB
  Розглянути всі варіанти складу числа 9 вправляти учнів у засвоєнні складу числа вчити складати приклади на додавання на основі складу числа. Перша зупинка Живі числа. Гра Живі числа Діти отримують бейджик...
62685. Внеклассное занятие по математике в 3 классе «математический турнир» 75.54 KB
  Ключевые компетенции Здоровьесберегающая компетенция Профессиональная компетенция Общекультурная компетенция Коммуникативная компетенция Применяемые технологии Технология модульно-блочного структурирования содержания материала.