Параметры транзисторов делятся на электрические и предельные эксплуатационные

Транзистор является одним из наиболее распространенных элементов бесконтактных  переключающих устройств. Режим  работы транзистора в переключающем устройстве обычно называют ключевым. Он характерен тем, что транзистор в процессе работы периодически переходит из открытого состояния в запертое и наоборот, что соответствует двум состояниям переключающего устройства: "включено" и "выключено". Простейшая и наиболее распространенная схема ключа - схема с ОЭ (рис.12)

 

На графике показано семейство  выходных статических характеристик. Величина 1_К определяется главным образом величиной I_Б.

Импульсный (ключевой) режим - это режим  при котором рабочая точка перемещается из области отсечки в область насыщения, точки А и Б (рис.12).

 Токи и напряжения в транзисторе в этом случае изменяются в широких пределах, поэтому такой режим называют еще режимом большого сигнала.

 

                                                              

 

 

 

                                                                      

 

 

 

 

 

 

 

                                Рис.12 Импульсный режим работы БТ

11.2. Запирание транзистора (режим отсечки)

Режим отсечки имеет место в том случае, когда оба p-n-перехода (эмиттерный и коллекторный) закрыты. Для этого на вход подается постоянное отрицательное напряжение

( n-p-n транзистор). Ток коллектора 1_К, протекающий через R_H, практически равен нулю, а напряжение на коллекторе Uк равно напряжению источника питания Ек, что соответствует закрытому состоянию ключа.

 В цепи коллектора будет  протекать минимальный обратный ток I_КО. В этом случае ток базы будет равен току коллектора Iб = +I_КО, а рабочая точка на нагрузочной прямой будет находиться в точке А (рис.12)..

Эта точка характеризуется минимальным  коллекторным током и максимальным напряжением на коллекторе:

 

                  (11)

В запертом состоянии транзистор может  находиться неограниченно долго. Вывести его из этого устойчивого состояния можно только за счет внешних воздействий, например путем подачи на вход запускающего импульса положительной полярности.

 

11.3 Режим отпирания (насыщения)

 

Режим насыщения - второе устойчивое состояние транзистора. Насыщение наступает в том случае, когда оба p-n-перехода открыты.

При некотором значении тока базы I_б = I_бнас коллекторный ток достигает максимальной (для данных Е_к и R_H) величины I_кmax - точка Б (рис.12)..

Iкmax получил название тока насыщения и обозначается как I_кнас.

                                       

                                                        (12)                      

 

Току насыщения коллектора соответствует  величина насыщающего тока базы, равная

                       (13)

 

Из графика видно, что в области насыщения (вблизи точки Б) напряжение между коллектором и эмиттером, как и напряжения между любыми другими выводами транзистора, близки к нулю.

 

Зависимость тока коллектора 1_К от тока базы I_Б (рис.13)

 

                   

 

  Рис.13 Зависимость тока коллектора 1к от тока базы IБ

1-область запирания;

2- активный режим;

3- область насыщения

 

Характеристика I_K = f(IБ) имеет резкие изломы на границах области запирания и насыщения. Это способствует более четкой работе переключающего устройства.

11.4 Переходные процессы в схеме ключа

Качество транзисторного ключа  определяется минимальным падением напряжения на нем в замкнутом  состоянии, минимальным током в  разомкнутом состоянии, а также  скоростью перехода из одного состояние в другое.

Осциллограммы входных  и выходных напряжений и токов показаны на рис.14

 

Время включения определяется временем задержки включения и временем нарастания (рис.14) и обусловлено отставанием  коллекторного тока от тока базы,

 

t_вкл = t_зад + t_нар,                                 (14)

 

а время выключения - временем рассасывания и временем спада

 

t_выкл = t_расс + t_сп,                                 (15)

 

                         

                         Рис.14 Осциллограммы напряжений и токов

 

Задержка выключения обусловлена  рассасыванием заряда неосновных носителей  в базе (см. изменение полярности тока базы, задержка восстановления напряжения на коллекторе на рис.14).

 

Особенностью транзистора, работающего  в ключевом режиме, является то, что значительная мощность выделяется на нем только в течение перехода из открытого состояния к запертому и обратно (на активном участке характеристики). Поэтому среднее за период значение мощности, рассеиваемой на транзисторе, мало, что позволяет допускать мгновенные значения токов коллектора и эмиттера в 2 - 3 раза больше паспортных, предельных для режима усиления значений, не опасаясь перегрева транзистора.