Пусть в момент = О на вход ключа поступает положительный перепад тока /б и пусть (рис. 2.23) /б = 5/бн; s > 1; /бн == = /VP « EJRk.

Заряд в базе Q и коллекторный ток 1к будут возрастать в соответствии с ф-лами (2.53) и (2.52). В момент времени заряд достигает уровня Qrp, ток 1к - уровня /кн. Так как процессы здесь происходят по экспоненциальному закону, можно определить лепосредственно по ф-ле (1.7):

4-TpinQ(°°>-Q/;>.

* Q()-Q{tl)

Так как Q(oo) = Tp/; Q(0) = 0; Q (;) = Qp = Убн ™

б ~ бн

/б„\

tl = 4n /\ =Tpln(l (2.56)

Рб ~ кн S - 1

За время t% напряжение «к достигает уровня Ыкн ~ 0.

Очевидно, что сокращение длительности включения можно получить, прежде всего, при увеличении отпирающего тока /б и применении более высокочастотных транзисторов.

По истечении времени транзистор находится в режиме насыщения, токи транзистора практически не меняются, а заряд в базе продолжает нарастать до уровня Тд/б с постоянной времени Тн, за время н~(2-3)тн завершается процесс накопления зарядов, и транзистор переходит в стационарный режим.

Длительность выключения

Пусть в некоторый момент времени на вход транзистора подается запирающий перепад тока (рис. 2.24): ток базы скачком

изменяется от положительного уровня /б до отрицательного /б (например, в результате подачи обратного перепада входного напряжения - £). Отрицательный ток приводит к уменьшению заряда, накопленного в базе (к так называемому рассасыванию заряда) в соответствии с переходной характеристикой (2.53). Очевидно, что, пока заряд в базе Q больше Qrp (т. е. С?изб>0), коллекторный ток и коллекторное напряжение не меняются. Длительность рассасывания определяется временем, в течение которого заряд Q уменьшается от исходного уровня Q (0) = xjl) до

) Q(0) может быть и меньше Тц/д, если запирающий перепад тока поступает в момент, когда процесс накопления зарядов в базе еще не завершен.

граничного Qrp = Q(/p) =тн/бп- Согласно ф-ле (1.7)

Q (°°) - Q (0)

z= X In-

Р Q(oo)-Q(g

= t„ln

б б

гак как С?(оо) = Тн/б- После элементарных преобразовании, учитывая, что Тн » тр, получаем

= -тЛп

р(4-/б)-(-о/,<

= Tpln[l +

(2.57)

где «3= /б бн -коэффициент запирания. Следовательно, задержка выключения /3 или tsвыкл, обусловленная рассасыванием избыточного заряда в базе (/3 = /р), тем меньше, чем меньше коэффициент насыщения S и больше коэффициент запирания S3.

По завершении рассасывания режим транзистора соответствует границе активной области, и с этого момента начинается спад коллекторного тока по экспоненциальному закону с постоянной времени тр от начального значения /,ш до нуля (точнее, до /„о).

Согласно ф-ле (1.7) длительность спада

t\ = Тр In

Q (00) - Q (0) Q (°°) - Q (У

= Тр In

I 1 \

= тр1п 1 + - ,

(2.58)

Рис. 2.24

так как Q (оо) т/", Q (0) = Q = =--=-- Tp/g (здесь / = О - момент

начала интервала 4) Q(4)=0. Вместе с коллекторным током спадает коллекторное напряжение «к = -+ Ikk (рис. 2.24). По мере запирания транзистора

возрастает его входное сопротивление и, начиная с момента, когда последнее .становится сравнимым с сопротивлением Нб, спадает ток базы.

Переключение ключа сильным сигналом

В соответствии с ур-нием (2.49а) при заданном законе измене-йия тока базы 1б(0 скорость изменения заряда= гб (О -•

Обозначив Д1б(0 = kit) - Qha, запишем = Aiit), откуда

Q{t)= { Ak{t)dt + Qo, (2.59)

где Qo - заряд Q{t) при t - 0. Так как заряд в базе не изменяется скачком, то величина Qo равна заряду в базе в момент t - -О, т. е. в момент, непосредственно предшествующий моменту подачи тока 1б(). Если при / = -О ток базы был установившимся и равным некоторому значению Zg(-0)=/, то Qo =Зб (~) рб-

Пусть в интервале времени (0 tAt) заряд в базе удовлетворяет условию

Q{t)<4k{i)- (2.60)

Тогда можно считать, что Aieit) /б(О-- = «б (t) - /б. Если

выполняется условие (2.60), которое называют «условием сильного сигнала», то по заданному закону 1б(0 согласно ф-ле (2.59) можно легко найти закон изменения заряда Q(t).

В частном случае при /б {t) = /б = const, Ai (t) = /б - 1б = const заряд Q{t) изменяется в интервале (0: tAt), где выполняется условие (2.60), по линейному закону Q{,t) = Aig-f-Qo или

AQ{t) = Q{t)-Qo = Akt (2.61)

и при t = At

AQ(At) = Ai6At. (2.62)

В соответствии с переходной характеристикой транзистора

ч(2,53) линейный закон (2.61) имеет место, если 1 -е ,

т. е. если интервал At, внутри которого рассматривается процесс изменения заряда, мал по сравнению с постоянной времени тр: тр (в области насыщения вместо тр следует брать постоянную Тн, однако, как уже было указано выше, в дальнейшем обычно считаем Тн = тр). Соотношение At < Xf, можно также рассматривать как условие сильного сигнала.

Если, например. At - 0,2тр, то вычисленные по ф-лам (2.53) и (2.62) значения AQ{At) отличаются друг от друга не более чем