Переходный процесс включения и выключения (активный режим).

При подаче на вход транзисторного ключа коротких импульсов прямоугольной формы ключ включается и выключается не мгновенно, а за конечные промежутки времени. Происходит искажение формы импульса тока коллектора I_к и увеличение его длительности.

Рассмотрим подробно работу транзисторного ключа в переходном процессе выключения и включения.

Временная диаграмма работы ТК имеет вид представленный на Рис. 17.

Переходные процессы в транзисторном ключе делятся на:

* переходные процессы включения;

* переходные процессы выключения.

Переходные процессы включения.

Переходные процессы включения протекают в 3 этапа.

Задержка включения (t_звкл):

Происходит за счет изменения заряда барьерных емкостей эмиттерного перехода и коллекторного перехода при протекании тока базы. При этом транзистор переходит из области отсечки в активную область. (Эмиттерный переход открыт, коллекторный переход закрыт).

Формирование фронта (t_ф):

Данный этап характеризуется длительностью фронта t_ф. Транзистор находится в активной области. В базе растет заряд неосновных носителей заряда. Транзистор переходит в насыщенное состояние. Длительность данного этапа зависит от времени распространения носителей зарядов от эмиттера через базу к коллектору. Так же зависит от величины емкости коллектора С_к.

Рис. 17

Накопление избыточного заряда:

Транзистор находится в режиме насыщения. Эмиттерный переход и коллекторный переход смещены в прямом направлении. Величина заряда неосновных носителей заряда в базе достигает стационарного значения. На данный этап обращают внимание, т.к. он имеет значение для процесса выключения транзисторного ключа.

Переходные процессы выключения транзисторного ключа.

Переходные процессы выключения транзисторного ключа можно разделить на два этапа.

Рассасывание избыточного заряда (задержка выключения).

Характеризуется временем рассасывания - t_р. Избыточный заряд в базе рассасывается до граничного значения. Но транзистор по прежнему остается в режиме насыщения.

Спад импульса.

Характеризуется длительностью спада - t_c.

Заряд рассасывается от граничного значения до нуля. Транзистор последовательно переходит из области насыщения в активную область и далее, когда заряд равен нулю в области отсечки.

Таким образом,

t_вкл=t_з+t_ф

t_выкл=t_р+t_c.

В приведенных выражениях значительную роль играет время рассасывания t_р, которое составляет 10¸100 нс.

Время выключения транзисторного ключа больше времени включения, (t_выкл>t_вкл), так как оно связано с насыщением транзистора.

В быстродействующих транзисторных ключах транзисторы удерживают от насыщения. Такие транзисторные ключи называют ненасыщенными.

Выше рассмотрена схема транзисторного ключа с общим эмиттером управляемый двухполярными импульсами. Такое управление не всегда удобно. Поэтому на практике, как правило, используют транзисторные ключи с внешним смещением.