 |
При работе транзистора в импульсных схемах различают режимы малого и большого сигнала. В импульсном режиме малого сигнала транзистор работает в линейной области характеристик, т.е. в активном режиме. При большом сигнале транзисторы работают в режиме переключения (в режиме ключа), поскольку их назначение заключается в замыкании и размыкании цепи нагрузки при поступлении во входную цепь управляющих сигналов. В ключевом режиме всегда имеется переход из области отсечки в область насыщения. На практике наиболее широко применяется ключевой режим (режим большого сигнала), поскольку он более экономичен, требует меньше внешних элементов, проще реализуется.
Рассмотрим схему простейшего ключа с транзистором в схеме с ОБ (рис. 4.22, а). На семействе коллекторных характеристик (рис. 4.22, б) показаны положения точек, соответствующих ключевому режиму. В точке В транзистор попадает в режим насыщения, при этом через нагрузку, включенную в коллекторную цепь, протекает максимально возможный ток:
,
а падение напряжения 
на транзисторе мало. Мала будет и рассеиваемая мощность:
.
В точке А (рис. 4.22, б) транзистор попадает в режим отсечки, при этом через нагрузку протекает лишь неуправляемый ток коллектора, который мал и в дальнейших рассуждениях будет считаться равным нулю: 
. Хотя на транзисторе падает практически все напряжение источника 
, рассеиваемая мощность пренебрежимо мала:
.
Наибольшая активная мощность будет выделяться в транзисторе при переключении, когда рабочая точка переходит из точки A в точку B и наоборот и через транзистор протекают большие токи при больших напряжениях на нем. Эту мощность называют мощностью коммутационных потерь, она тем больше, чем выше частота переключений.
Качество ключа, прежде всего, определяется скоростью переключения, т.е. временем его перехода из одного состояния в другое. Скорость перехода транзистора из режима отсечки в режим насыщения и обратно зависит от переходных процессов в ба
зе, связанных с накоплением и рассасыванием неравновесных зарядов, т.е. зарядом и разрядам диффузионной емкости эмиттерного перехода.
Временные диаграммы, иллюстрирующие переходные процессы в цепях транзистора, работающего в режиме ключа, имеют вид (рис. 4.23).
На вход транзистора подается управляющий сигнал в виде скачков напряжения, (рис. 4.23, а) производящих замыкание и размыкание транзисторного ключа (как будет показано далее, размыкание лучше производить подачей небольшого запирающего напряжения на эмиттер).
В промежутке времени от 0 до 
транзистор закрыт, ток коллектора практически равен нулю, ключ разомкнут. В момент времени подается отпирающее напряжение и в цепи эмиттера появится ток. Ток 
называют избыточным током.
После возникновения тока эмиттера ток в коллекторной цепи появляется не сразу, а по истечении некоторого времени, называемого временем задержки (
). Время задержки представляет собой интервал времени между моментом нарастания фронта входного импульса до значения, соответствующего 10 % его амплитуды, и моментом нарастания фронта выходного импульса до значения, соответствующего 10 % его амплитуды. Это время диффузионного перемещения через базу инжектированных в нее носителей. Следует заметить, что относительно мало и во многих случаях приближенных расчетов им пренебрегают.
Ток коллектора достигает значения насыщения не сразу,
