Laboratorium Elektroniki cz I 3

182

Istnienie skończonego czasu narastania t_r wynika z opóźniającego oddziaływania ujemnego sprzężenia zwrotnego między bazą a kolektorem poprzez pojemność C_c:

t_r = i* ln

Kf-l

_ *B1

gdzie: K* - współczynnik przesterowania przy załączaniu K_f = -

Bsat

x - współczynnik zależący od parametrów struktury fizycznej tranzystora.

Po ustaleniu się prądu kolektora w obszarze bazy gromadzi się pewien ładunek nadmiarowy nośników. Wynika to z faktu, że dla Kf > 1 prąd bazy jest większy od l_Bsat potrzebnego do nasycenia tranzystora (patrz rys. 9.3b).

Przy wyłączeniu tranzystora podstawowe znaczenie ma odprowadzenie ładunku nadmiarowego. Do momentu odprowadzenia tego ładunku tranzystor jest nasycony, gdyż baza posiada ładunki wystarczające do utrzymania prądu kolektora na poziomie określonym przez rezystancję zewnętrzną. Czas trwania tej fazy wyłączania tranzystora nazywamy czasem magazynowania lub czasem przeciągania t_s. Rozkład koncentracji nośników mniejszościowych w bazie tranzystora (elektronów w bazie tranzystora npn) w procesie wyłączania tranzystora przedstawia rys. 9.5. W czasie t_s następuje proces usuwania elektronów, których ładunek odpowiada zakreskowanemu polu na rysunku.

Rys. 9.5. Zmiana rozkładu koncentracji nośników mniejszościowych w obszarze bazy tranzystora w procesie wyłączania prądu kolektora (na rys. 9.4 odpowiadają temu czasy t > t)

K_f + K

t =x -In-*-^T-

^{s s} K_r + i

gdzie: K_r - współczynnik przesterowania przy wyłączaniu (Ib2 - wyłączający prąd ba

zy).

^Kr ^{= h}21E'7^ł ‘c

Po zakończeniu pierwszej fazy wyłączania tranzystor przechodzi do stanu aktywnego i w wyniku utrzymującego się stałego prądu wyłączającego bazy następuje zmniejszenie prądu kolektora, aż do przejścia tranzystora do stanu odcięcia.

Czas opadania t( prądu kolektora do zera określa wzór:

K +1 t- = t- ln—-—

Po zmniejszeniu się prądu kolektora do zera następuje przeładowanie się C_we, czemu odpowiada wykładnicza zmiana napięcia bazy do napięcia Ur.

Podane wyrażenia są zależnościami przybliżonymi ze względu na fakt, iż przy pracy wielkosygnałowej pojemności Cc i Ce są silnie nieliniowe.

W katalogach podaje się czasem tylko wartość czasu załączania tranzystora toN = t<j+t_r i czasu wyłączania tranzystora t₀FF = t_s+tf. Także w tranzystorze czasy wyłączania są przeważnie większe od czasów załączania i one decydują o maksymalnej częstotliwości pracy klucza tranzystorowego.

Największą wartość z czterech czasów t<j, t_r, t_s i t_t ma przeważnie czas magazynowania t_s.

9.3. Tematy sprawdzające

1.    Omówić zjawiska zachodzące w złączu p-n przy wyłączaniu diody.

2.    Jakimi parametrami można scharakteryzować proces wyłączania diody impulsowej?

3.    Jak są spolaryzowane złącza tranzystora w stanach A i B na rys. 9.3?

4.    Jak określa się wartości współczynników K₍ i K_r?

5.    Jakimi parametrami można scharakteryzować proces przełączania tranzystora?