289 (33)

289

Praca nieliniowa dynamiczna

kolektor-emiter przy przewodzącym tranzystorze (im mniejsze jest to napięcie, tym lepiej tranzystor spełnia funkcję klucza).

Na rysunku 5.43 pokazano układ włączenia tranzystora (rys. 5.43b) i odpowiednią konstrukcję graficzną (rys. 5.43a). W miarę wzrostu prądu bazy punkt pracy przesuwa się po prostej obciążenia w kierunku wskazanym strzałką, czyli zwiększa się prąd I_c i maleje napięcie U_CE. Punkt pracy, oznaczony literą A, odpowiadający prądowi bazy I_B = 15 p,A, bardzo mało zmienia się przy dalszym wzroście prądu bazy. Liniowa zależność prądu kolektora od prądu bazy jest spełniona przy Ig < 10 o. A (I_c = fł_NI_B)> natomiast przy I_B = 15 u A, 20 itd. I_c < /9,_V/_B. Prąd I_Ci, odpowiadający punktowi A, jest — praktycznie biorąc — równy maksymalnemu prądowi, jaki jest w ogóle możliwy w tym obwodzie

Napięcie U_CE(sal) jest, praktycznie biorąc, najmniejszym napięciem kolektor--emiter dla tranzystora pracującego w rozpatrywanym układzie.

Ogólnie zdefiniujemy' napięcie nasycenia U_CE(sat) jako napięcie U_CE zmierzone przy określonym prądzie kolektora i prądzie bazy spełniającym warunek I_B > I_cIPn-Stąd wynika, że w katalogach obok wartości U_CE<sa0 powinny być podane wartości prądów I_c, przy jakich to napięcie jest mierzone. W katalogach często podajo się również napięcie U_BE odpowiadające tym samym wartościom prądów I_c, I_B, przy ozym jest ono oznaczane jako U_BEUat).

Praca nieliniowa dynamiczna    5.8

W tym punkcie rozpatrzymy' właściwości dynamiczne tranzystora przy' wysterowaniu dużym sy'gnałom. Będą nas interesowały w szczególności modele nie-liniowe dynamiczne oraz procesy przejściowe przy przełączaniu tranzystora z odcięcia do nasycenia (włączanie) i odwrotnie (wyłączanie). Tranzystor jest elementem inercyjnym, tzn. odpowiedź na szybką zmianę warunków wysterowania nie jest w nim natychmiastowa. Na przykład skokowy przyrost prądu bazy wywo-łuje odpowiedni (/? razy większy) przyrost prądu kolektora dopiero po pewnym czasie. Inercyjność tranzystora jest spowodowana zjawiskiem gromadzenia ładunków w różnych jego obszarach. Ponieważ wartości tych ładunków' zależą od punktu pracy, każda szybka zmiana sy'gnału sterującego wywołuje proces nieustalony', polegający na przepływie prądów ładowania bądź rozładowania określonych obszarów' tranzystora. Wartości tych prądów zależą od przyrostów' ładunków i stałych czasowych procesów' przeładowania.

W jakich obszarach tranzystora gromadzą się ładunki i jakie są ich przyrosty przy zmianie punktu pracy ? Posłużymy się schematyczną ilustracją rozkładów' ładunków', przedstawioną na rys. 5.44 dla kilku charakterystycznych stanów pracy tranzystora. Dla uproszczenia jest rozważany' tranzystor z jednorodną bazą o bu-dowue symetrycznej, tj. emiter i kolektor są jednakowo domieszkowane, a w bazie jest równomierny rozkład domieszek o koncentracji mniejszej niż w emiterze i kolektorze. Na rysunku 5.44a przedstawiono stan neutralny, tj. bez polaryzacji zewnętrznej (U_BB = 0, U_cn = 0). W tym przypadku istnieją tylko ładunki warstw zaporowych złączy' emiter-baza (Q_je) oraz baza-kolektor (Qj_c). Suma ładunków dodatnich i ujemnych w każdej warstwie zaporowej jest oczywiście równa zeru.

19 Przyrządy półprzewodnikowe...