1.2.11. Переходные процессы в полевом транзисторе

Инерционность МДП-транзисторных ключей обусловлена главным образом перезарядом емкостей, входящих в состав комплексной нагрузки. Инерционность канала, характеризуемую постоянной времени _S (70), при необходимости можно учесть складывая _S с постоянной времени перезаряда емкостей.

Переходные процессы в МДП-транзисторном ключе показаны на рис.33.

Пусть в исходном состоянии транзистор открыт и на нем падает небольшое остаточное напряжение. При поступлении запирающего напряжения ток в транзисторе уменьшается до нуля с весьма малой постоянной времени _S – практически мгновенно. После запирания транзистора емкость С_Н заряжается от источника питания E_C через резистор R_C с постоянной времени τ_С = R_C С_Н. Процесс заряда описывается простейшей экспоненциальной функцией:

Длительность фронта напряжения на уровне 0,9 E_C составляет:

t_ф = 2,3 R_CC_Н (76)

Заменив сопротивление R_C отношением E_C /I_СН, можно записать (76) в более общем виде:

t_ф = 2,3 (E_C C_Н /I_СН) (76а)

Отпирание ключа и формирование среза импульса напряжения протекает несколько сложнее. После подачи отпирающего сигнала ток I_C практически мгновенно (с постоянной времени _S) достигает значения, определяемого формулой (64):

.

Этим током начинает разряжаться емкость С_Н. По мере разряда емкости напряжение на стоке U_C уменьшается. До тех пор, пока оно остается больше напряжения насыщения U_НАС= -U_ПОР, транзистор работает на пологом участке характеристики и ток сохраняет значение I_C(0). Когда напряжение U_C становится меньше U_НАС, ток I_C начинает падать, стремясь в пределе к значению I_СН. Длительность среза положительного импульса оказывается значительно меньше длительности фронта. Для расчетов принята приближенная формула:

t_c=1,5[E_CC_Н / I_C(0)] (77)

2. Постановка и содержание заданий

Для того чтобы провести анализ конкретного электрического прибора или устройства, как правило, данные устройства или приборы представляются в виде эквивалентной электрической схемы замещения, состоящей из источников ЭДС, напряжений и активных и реактивных сопротивлений (индуктивностей и конденсаторов). Результаты расчетов эквивалентной электрической схемы переносят на реальные электрические приборы или устройства.

Ввиду значительного объема информации по расчетам параметров электрических цепей и их элементов в настоящих методических указаниях поставлена задача помочь студентам ориентироваться в методах анализа электрических цепей, дать рекомендации по методикам и особенностям расчета параметров электрических цепей и их элементов, рассмотрен порядок их выполнения.

Задание 1

По заданным статическим характеристикам биполярного транзистора (Приложение 1, рис. П.1, П.2, П3) и табличным высокочастотным параметрам (Приложение 2, табл. П1) выполнить следующие расчеты в заданной рабочей точке:

• рассчитать низкочастотные малосигнальные h-параметры и построить эквивалентную схему прибора на низкой частоте;

• рассчитать параметры физической эквивалентной схемы прибора на высокой частоте и построить ее для этой же рабочей точки.