1.4. Оптимальная форма базового тока

На основании предшествующего материала можно считать, что:

1. Для уменьшения времени фронта необходимо увеличить коэффициент насыщения ;

2. Для уменьшения времени рассасывания необходимо отпирающий ток базы уменьшить, а обратный ток базы увеличить. Следовательно перед выключение транзистора коэффициент насыщения нужно уменьшить, а после момента времени сформировать значительный обратный ток.

3. Для уменьшения времени среза необходимо ток базы увеличить.

Таким образом оптимальная форма базового тока графически выглядит следующим образом (рис.1.11).

Г де коэффициенты насыщения

Рис. 1.11

1.5. Цепь формирования квазиоптимальной формы базового тока

Схема электронного ключа с цепью формирования квазиоптимальной формы базового тока (форсирующей цепью), приведена на рис.1.12.

Рис.1.12

На рис. 1.13 приведены временные диаграммы, поясняющие процессы в этой схеме . На интервале времени (0- t₁) коммутатор Км находится в положении 2. По цепи: +E_пит – R_к – коллектор–база – R₂ – R₁ – коммутатор Км –общий провод через базу транзистора идет тепловой ток I_ко(б). Этот ток очень мал (10 ÷100 мкА) и поэтому падение напряжения на резисторе R₂ составляет от 0,1 до 10 милливольт и им можно пренебречь. Следовательно напряжение на конденсаторе С, равное напряжению на R₂ в момент времени, предшествующий t₁, равно нулю. В момент t₁ коммутатор переводиться в положение 1 и ток базы транзистора начинает проходить по цепи +E_ген – коммутатор – R₁ – C - база-эмиттер транзистора – . В момент времени ток через R₂ равен нулю, поскольку для конденсатора С выполняется закон коммутации , а напряжения на конденсаторе и резисторе R₂ в момент коммутации равны нулю. В этот момент существует ток базы , где U_бэ1 – напряжение между базой и эмиттером при этом токе. Преобразовав выражение определяют R₁ исходя из условия, что коэффициент насыщения от 3 до 5.

Рис. 1.13

На интервале (t₁ – t₂) происходит включение ключа. Переходный процесс заряда конденсатора длится больше времени и заканчивается к моменту времени t₃. На интервале (t₃ – t₄) ток идет по цепи: +E_ген – коммутатор – R₁ – R₂ – база-эммитер транзистора – . На этом интервале существует ток , где U_бэ2 – напряжение между базой и эмиттером при этом токе. Преобразовав выражение определяют R₂ (сопротивление R₁ уже известно), исходя из условия, что коэффициент насыщения от 1,2 до 1,5.

В момент t₄ коммутатор переводится в положение 2. Конденсатор разряжается по цепи +C – R₁ ключ – – эмиттер-база транзистора – C. Этот ток является обратным для эмиттерного перехода и обеспечивает ускоренный перезаряд емкости эмиттерного перехода, что сокращает время рассасывания и время среза. Из выражения , где – время рассасывания неосновных носителей в базе транзистора, можно определить значение емкости C. Время рассасывания занимает интервал времени t₄ – t₅, а время среза занимает интервал времени t₅ – t₆.