4.7.3. Расчет времени рассасывания заряда.

 Предположим, что транзистор работает в ключевом режиме при управляющем токе, показанном на рис. 68.

Рис. 68. Диаграмма переключающего сигнала.

 Уравнение, описывающее накопление заряда в базе транзистора, запишется в виде:

 (4_121)

 Начальное значение равно заряду, накопленному в базе транзистора за время, в течение которого он находился при прямом смещении, т.е. при t = 0, Q = J_бτ_p. Решением, так же как и в предыдущем случае, будет сумма общего решения однородного уравнения (Qp = Ae^-t/τp₎ и частного решения неоднородного т.е.:

 (4_122)

 Используя начальное условие, определим величину неизвестной константы в (4_117) и запишем решение:

 (4_123)

 Обозначим через t_s время задержки спада тока после прекращения прямого импульса, это время обусловлено рассасыванием избыточного относительно равновесного заряда дырок около коллектора. В момент t = t_s концентрация дырок около коллекторного перехода становится равной равновесной: p_n(w) = p_n0, Uкб = U_Tln[p_n(w)/p_n0] = U_Tln[p_n0/p_n0] = 0 , при этом ток коллектора соответствует граничному Jкн (при активной нагрузке Jкн ~ Ек/Rк), соответствующее значение базового тока Jбн=Jкн/β и заряд в базе Q(t_s)= J_бнτ_p. Подставив эти значения в (4_118), получим:

 (4_124)

 Допустим, что выключение транзистора происходит при J_б1 = 0, тогда:

 (4_125)

т.е., чем глубже транзистор находится в насыщении (больше коэффициент насыщения S), тем больше время рассасывания t_s и, соответственно, длиннее ступенька (см. кривые 3, 4 на рис. 67).

Рис. 69. Зависимость времени рассасывания при выключении от степени насыщения   

(Что-то более менее относящееся к вопросу)

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ.

Полупроводниковые диоды могут использоваться в качестве переключателей, т.е. устройств, имеющих два состояния: “открыто”- когда сопротивление прибора очень мало (прямое смещение диода), и “закрыто”- когда сопротивление очень велико (обратное смещение).

Время перехода диода из одного состояние в другое должно быть по возможности малым. Явления, происходящие при переходе диода из одного режима работы в другой, носят название переходных процессов.

ПРОХОЖДЕНИЕ ИМПУЛЬСА ПРЯМОГО ТОКА ЧЕРЕЗ ДИОД.

Рассмотрим переходной процесс включения p-n перехода для схемы, представленной на рис.1. Прямое сопротивление диода обычно значительно меньше сопротивления нагрузки R, включенного последовательно с диодом. Тогда можно считать, что диод подключен к генератору тока.

Рис.1. Схема включения диода.

Падение напряжения на диоде Uд складывается из падения напряжения на р⁺-n переходе Up-n. и падения напряжения на базе U_Б и на эмиттере U_э.. Так как сопротивление базы значи­тельно больше сопротивления эмиттера, то и U_э= Irэ << U_Б = Ir_Б тогда U_д=Upn+U_Б.

Форма выходного напряжения на диоде U_д зависит от уровня инжекции.

Переходные процессы для низкого уровня инжекции (∆р<nn).

До подачи входного импульса ток через р⁺-n, переход отсутствует и концентрация дырок в базе имеет равновесное значение P_n0 (рис.2).

Рис.2. Распределение концентрации дырок в базе диода для различных моментов времени при включении диода.

Рис.3. Переходные процессы при включении диода (низкий уровень инжекции):

а – входной импульс; б – форма изменения напряжения на р-nпереходе; в – форма изменения напряжения на базе; г – форма изменения выходного напряжения.

Начиная с момента t₁, происходит инжекция дырок в базу и их концентрация в базе возрастает до величины P₁.

Напряжение U_pn(рис.3,б) в течение переход­ного процесса возрастает от нуля до некоторого установившегося значения

Такая форма изменения напряжения указывает на емкостной характер входного сопротивления р-nперехода.

При низком уровне инжекции сопротивление базы постоянно, поэтому падение напряжения на базе U_Б=I·r_Б повторяет форму импульса тока (рис.3,в). Полное падение напряжения на диоде U_д=U_pn+U_Б для низкого уровня инжекции зависит от времени как показано на рис.3г.