ФОЭ / СлайдыФОЭчасть2
.pdf
ТИРИСТОРЫ
Тиристоры – это неполностью управляемые ключи. Управляющим сигналом тиристор можно включить. Но управляющим сигналом большинство тиристоров нельзя выключить. Для выключения тиристоров управляющим сигналом приходится применять специальные схемы коммутации.
ТРАНЗИСТОРЫ
Основой транзисторных ключей являются различные типы транзисторов
Транзисторные ключи – это полностью управляемые ключи. Они скачком меняют свое сопротивление под воздействием управляющего импульса. Транзисторные ключи являются очень широко распространенным классом электронных устройств.
КЛЮЧЕВОЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРОВ
Функциональная схема ключа
Основное назначение электронных ключей заключается в замыкании и размыкании определенных цепей электронной схемы под действием управляющих входных сигналов. Ключевой режим работы транзисторов используется также для усиления, формирования и генерирования импульсных сигналов, является основным режимом в работе цифровых интегральных микросхем и т. д.
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КЛЮЧЕВЫМ ЭЛЕМЕНТАМ
малое падение напряжения в замкнутом состоянии ключа; малый ток в разомкнутом состоянии; большая скорость переключения.
Диоды, полевые и биполярные транзисторы, работающие в ключевом режиме, имеют достаточно малые остаточные напряжения во включенном состоянии – десятые доли вольта. Однако основное их преимущество заключается в том, что они имеют очень высокую скорость переключения, малые емкости, масса габаритные показатели, большую надежность, возможность интегрального исполнения.
Реальные ключевые элементы, используемые в практических схемах, обладают конечным внутренним сопротивлением в разомкнутом состоянии, что исключает полное отключение нагрузки от источника энергии.
ТРАНЗИСТОРНЫЙ КЛЮЧ ПО СХЕМЕ ОЭ
|
|
R1 |
|
|
|
Uвх |
|
|
VT1 |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rн
Rб
Eк
+ - Еб
Данная схема имеет следующие достоинства: малая управляющая мощность; малое падение напряжения на ключе во включенном состоянии.
Транзисторные ключи могут работать в насыщенном, либо ненасыщенном режимах.
ПРОСТЕЙШИЙ ВАРИАНТ КЛЮЧА ПО СХЕМЕ С ОЭ
ОБЛАСТИ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНОГО КЛЮЧА |
|
Iк |
|
1 |
|
I |
|
|
III |
|
2 |
II |
Uкэ |
Для обеспечения положения рабочей точки на линии нагрузки в температурном диапазоне, т.е. для стабильной работы схемы необходимо выполнять следующие условия:
При наличии источника смещения выбирать значение Rб |
Eб / Iко. |
|
При отсутствии источника смещения обеспечивать Rб rб. |
|
|
В обоих случаях выбирать Rк |
Eк / Iко. |
|
СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ ТРАНЗИСТОРНОГО КЛЮЧА
Iэ
Iк
Iб
|
|
|
|
|
|
|
Uэ |
|
|
|
|
|
i Iко |
|
|
|
Uк |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Iэо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
e T |
1 |
|
|
|
|
|
|
e T |
1 |
|
|
|
|||||||||||
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
i |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
n Iэо |
|
|
|
Uэ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uк |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iко |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
e T |
1 |
|
|
|
|
|
|
e T |
1 |
|
|
|
||||||||||||
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
i |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
n Iэо |
|
|
Uэ |
|
1 |
|
|
i Iко |
Uк |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Iэ Iк |
|
|
|
|
e T |
1 |
|
|
e T |
1 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
i n |
|
1 |
|
i n |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ЗАВИСИМОСТЬ ОСТАТОЧНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА КОЛЛЕКТОРЕ СПЛАВНОГО ТРАНЗИСТОРА ОТ ВЕЛИЧИНЫ БАЗОВОГО ТОКА
|
Uкэ |
|
|
|
|
T |
ln |
1 |
) |
|
|
( |
I |
|
|
|
|
|
|
Iб гр |
6Iб гр |
|
|
|
|
|
Iб |
||
Uкэmin для германиевых и кремниевых транзисторов невелико и составляет величину в пределах 0,2 ÷ 0,5 В. Из приведенной зависимости следует, что нет смысла увеличивать величину базового тока более чем в 2÷3 раза по сравнению с его граничным значением.
НАСЫЩЕНИЕ
Насыщение, это режим, при котором Iб Iбн, где Iбн базовый ток на границе режима насыщения, или Iб Iкн / ≈ Ек / Rк, где Iкн – коллекторный ток в режиме насыщения.
Чем на большую величину базовый ток превышает значение Iбн, тем в более глубоком насыщении находится транзистор. Количественно глубину насыщения оценивают степенью
насыщения
N = (Iб – Iбн) / Iбн
В свою очередь, ток Iбн = Iкн / . От степени насыщения зависит остаточное напряжение. При N 2÷3 напряжение Uкэ изменяется незначительно, и вводить транзистор в более глубокое насыщение не имеет смысла.
При выполнении неравенства Еб 
Uбэ, Ек ся внешними параметрами схемы – величиной
Uкэ токи открытого транзистора определяютнапряжения Ек и сопротивления Rк.