Ключ с линейной индуктивностью.

Индуктивность L в цепи коллектора является постоянной и независящей от тока, ее активное сопротивление равно нулю. Кроме того транзистор считаем идеальным (Рис.1.6,а).

До включения транзистора (t<to, рис.1.7) рабочая точка занимает положение 1 (рис.1.6,б). После включения (t³_to) рабочая точка скачком перемещается в начало координат по оси абсцисс, т.к. выполняется условие (1.2) и транзистор входит в режим насыщения (Uкэн=0). Затем ток коллектора будет возрастать под влиянием ЭДС Екисточника питания по линейному закону (рис.1.7):

, (1.23)

а рабочая точка транзистора - перемещается по оси ординат до точки 2 (рис.1.6,б).

Рис.1.6. Транзисторный ключ с идеальной индуктивностью.

Рис.1.7. Диаграммы токов и напряжений в ключе с идеальной индуктивностью.

В момент времени t=t1действительный ток коллектора становится равным кажущемуся b·Iб1и транзистор сразу же переходит в активный режим, а его рабочая точка в положение 3 (рис.1.6,б), напряжение на коллекторе становится равным Ек(рис.1.7).

При быстром запирании транзистора (в момент времени t=t2) ток коллектора не может измениться скачком и будет поддерживаться ЭДС самоиндукции еL=-L·di/dt. Энергия запасенная индуктивностью на интервале tо<t<t2:

(1.24)

достаточно велика, что вызывает резкое увеличение напряжения на коллекторе транзистора в виде выброса, которое суммируясь с ЭДС источника питания Ек, может привести к пробою коллекторного перехода транзистора. При этом рабочая точка транзистора из положения 3 переходит в положение 4 и далее на ось абсцисс и по ней в положение 1, где Uкэ=Ек(рис.1.6,б). Практически вся энергия, запасенная индуктивностью, рассеивается транзистором.

Для уменьшения выброса напряжения на коллекторе транзистора и предотвращения пробоя коллекторного перехода в момент запирания транзистора индуктивность шунтируют диодом VD (рис.1.6). При открытом и насыщенном транзисторе диод смещен в непроводящем направлении и ток индуктивности равен току коллектора, а напряжение на L равно Ек. При закрытом транзисторе ток коллектора равен нулю, а ток нагрузки (индуктивности L) замыкается через диод. Напряжение на индуктивности в этом случае определяется падением напряжения на диоде VD, работающем в проводящем направлении, и составляет обычно 0,5...1,0 В. Напряжение на транзисторе превышает ЭДС источника питания на величину этого напряжения.