Напрямки використання транзисторів, страница 2

            Рис.3.3.    тривалості t_ф і t_С за рахунок зниження ємностей колекторного переходу ключі на біполярних транзисторах працюють на частотах до 100мГц.

Особливості ключового режиму польових транзисторів.

                            а).                                                            б).

                                                 Рис.3.4.

Схема ключа на польовому транзисторі приведена на рис3.4,a, а рис3.4,б пояснює його особливості. Найбільш важливими особливостями приведеного ключа є:

-  низька залишкова напруга на відкритому ключі;

-  високий опір у відкритому стані;

-  низька споживаєма потужность, яка обумовлена як властивостями транзистора, так і схемотехніки;

-  можливість комутації електричних сигналів низьких рівнів;

-  висока технологічність виготовлення, і, як результат, ідентичність характеристик;

-  мала площа, яка займається транзистором на кристалі, що дає можливість суттєво підвищити їх кількість на одиницю площі кристалу (високий рівень інтеграції).

В ключових режимах можуть використовуватися як транзистори на базі керуємого p-n переходу (IFET-Iunction Field Effect Тransistor), так і MOM (MOSFET(MISFET)-Metal-Oxide(Insulator)-Semiconductor Field Effect Transistor)-структури. Але найбільш широке використання знаходять транзистори з індукційним каналом. Завдяки безпосередньому керуванню струмом транзистора (а не через p-n перехід) внутрішні процеси в транзисторі мають значно більшу швидкодію, ніж процеси перезарядки паразитних ємностей. Тому перехід на нові технології, які значно знизили ємність паразитних міжелектродних конденсаторів, дають можливість забезпечити частоти комутації більш високі, ніж прості структури ключів на біполярних транзисторах. Відсутність струму стоку в закритому стані транзистора приводить до відсутності падіння напруги на R_С в закритому стані (U_{ВИХ.МАКС} =Е_С). Відсутність режиму насичення, з іншого боку, обумовлює залежність низького рівня напруги U_{ВИХ.МІН.} від величини R_C, а при великих значеннях R_С  U_{ВИХ.МАКС.} » 0.

Керування ключем відбувається у відповідності з струмо-затворною характеристикою ( рис.1.32,в.). До того часу, поки вхідна напруга буде менше порогового рівня U_П, транзистор буде знаходитися в закритому стані і напруга на виході ключа U_ВИХ = U_{ВИХ.МАКС.} = Е. При U_ВХ > U_П транзистор спочатку проходить інтервал напруг області пентодних характеристик, а потім переходить в область з малим внутрішнім опором транзистора, завдяки чому і забезпечується низький рівень вихідної напруги.

3.2.Робота біполярного транзистора в аналоговому режимі.

Звернемось до схеми, що приведена на рис.3.5,а і з допомогою сімейства вихідних характеристик (Рис.3.5,б) визначимось з можливими режимами її роботи.  Транзистор має включення по схемі ЗЕ і з послідовно включений колекторний резистор R_К визначає нахил лінії навантаження.

U_К = E_К – I_КR_К.   ( А )

Задавши джерелом Е_ЕБ  струм бази, рівний, наприклад, І_Б2, одержимо робочу точку транзистора (точка С на рис. 3.5,б). Визначеній робочій точці буде відповідати величина напруги на колекторі U_КС і колекторний струм І_КС

             Рис.3.5,а                                 (Рис.3.5,б). З останього рисунка також

 бачимо, що  змінюючи величину базового струму I_Б, можна, відповідно, змінювати струм колектора і напругу на колекторі. Але весь діапазон зміни колекторного струму знаходиться в інтервалі I_К0 – I_{К МАКС}, а

 колекторної напруги, відповідно, в діапазоні U_{К МІН}-U_{К МАКС}. Так як базовий струм I_Б задається джерелом Е_ЕБ і опором R_Б, і в загальному вигляді визначається через вхідні характеристики транзистора (рис.3.6.), то керування струмом I_К, і відповідно, напругою U_К забезпечується шляхом зміни напруги Е_ЕБ на ± ΔЕ. Приріст базової напруги ± ΔЕ в ту чи іншу сторону буде приводити до відповідних приростів базового струму ±ΔІ, які, в відповідності з рис.3.5,б, будуть приводити  до змін колекторного струму і колекторної напруги. При    значних рівнях напруги