![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Режимы работы транзистора
Вторая и третья области характеризуют работу транзистора в качестве переключательного элемента, а первая — работу в усилительном режиме.
На рис. 5 приведены вольт - амперные характеристики транзистора.
В первом квадрате изображены зависимости I к =f (Uкэ) с Iб в качестве параметра. Область 1 – активная область, в которой эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт. Эта область используется при работе в усилительном режиме.
Если эмиттерный переход закрыт, т. е. базовый ток имеет положительное направление Крутизна характеристики В третьем квадранте представлена входная характеристика транзистора. Масштаб рис. 5 не позволяет изобразить характеристики в области запирания. Зависимость обратных токов от Uбэ приведена на рис. 6. Когда эмиттерный переход закрыт (Uбэ > 0), остаточные токи транзистора почти перестают зависеть от базового напряжения.
Большой интерес представляет работа транзистора в качестве переключающего элемента, когда необходимо добиться приближения его свойств к электрическим свойствам металлического контакта, т. е. сопротивление участка переключение перехода коллектор – эмиттер в непроводящем слое сделать максимально возможным.
Рис.6: Зависимость обратных токов от Uбэ Когда транзистор выключен (рис. 7), т. е. эмиттерный переход закрыт, рабочей точкой является точка А, находящаяся на нагрузочной прямой, соответствующей сопротивлению Rn. С увеличением силы тока базы большим значениям силы тока коллектора. При достижении силы тока базы значения - Iб.вкл которое соответствует точке Е, коллекторный переход открывается. Этому моменту соответствует обратное напряжение перехода коллектор- эмиттер Uкэ ост. Дальнейшее увеличение силы тока базы не приводит к возрастанию силы тока коллектора, так как он ограничивается сопротивлением нагрузки RH, следовательно:
И
Обе рабочие точки определяют два крайних состояния транзисторного «ключа», определяя возможные значения его сопротивлений.
Рис. 7. Эквивалентная схема включения и вольтамперная характеристика транзистора в ключевом режиме
8. Переключающие и управляемые диоды — тиристоры. Тиристор- полупроводниковый прибор, с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три (или более) выпрямляющих перехода, который может переключаться из закрытого состояния в открытое, и наоборот. Различают диодные (неуправляемые) и триодные (управляемые) тиристоры. Диодный тиристор называют динистором, а триодный – тринистором. Основой тиристора является кристалл кремния, в котором созданы четыре чередующихся слоя р и п проводимостей (рис. 8, а) Омические контакты выведены от крайнего р слоя, являющегося анодом, и крайнего п слоя — катода. Четырехслойную структуру p1 – n1 – p2 – n2 типа можно рассматривать как два транзистора типов p1 – n1 – p2 и n1 – p2 – n2 объединенных коллекторными переходами (см. рис. 8, 6). При подаче небольшого положительного напряжения на крайний р слой переходы f1 и f2 оказываются смещенными в прямом направлении и действуют подобно эмиттерам транзисторов. Переход f2 при этом смещен в обратном направлении и является коллекторным переходом для обоих транзисторов. Так как падение напряжения на отрытых эмиттерных переходах незначительно, почти все внешнее напряжение оказывается приложенным к переходу f2.
Ток, протекающий через коллекторный переход f2 определяется суммой токов обоих транзисторов и тепловым обратным током Iк0 перехода f2. Для транзистора типа p1 – n1 – p2 ток через переход f2, определяемый количеством дырок, инжектированных эмиттером и прошедших через базу п1, равен Аналогично для второго транзистора ток через переход f2 создается электронами области п2 и равен
Поскольку через все последовательно соединенные переходы проходит один и тот же ток, равный силе тока внешней цепи, то
Из (3.3) и (3.4) получим
Из анализа соотношения (3.5) видно, что при превышает тепловой ток Iко, но останется небольшим, так как в кремниевых диодах величина Iко может быть очень незначительной. Этот режим соответствует выключенному (закрытому) состоянию периода, когда сопротивление его максимально. Рис. 9. Схематическое устройство тиристора, условное графическое обозначение и вольт - амперные характеристики тиристора
При подаче на тиристор напряжения обратной полярности ток тиристора остается незначительным до напряжений, меньших Uобр max. Характеристики управления тиристора приведены на рис. 10. Заштрихованная область показывает возможные изменения управляющей силы тока и напряжения, при которых происходит выключение тиристора для различных температур (от -65 до +125°С). Вследствие разброса управляющего тока в схемах, где требуется точное фиксирование момента включения, желательно управлять импульсами напряжения с крутым передним фронтом. Инерционность процессов включения переключающих диодов и тиристоров характеризуется временем включения — временем с момента подачи отпирающего импульса до открытия приборов. Время выключения — время, в течение которого на переключающие диоды и тиристоры должно быть подано отрицательное запирающее напряжение. За это время происходит восстановление электрической прочности диода или тиристора (запирающей способности).
Тиристоры и переключающие диоды имеют ряд важных преимуществ перед другими приборами и устройствами: большой срок службы, высокая механическая прочность, высокий к. п. д. вследствие малого падения напряжения в прямом направлении (порядка 1—2 В), небольшие размеры и массу, быстрый переход из запертого состояния в открытое и обратно, большой допустимый интервал рабочих температур (от -50° до +100...150°С). Эти преимущества обусловливают возможность широкого применения тиристоров и переключающих диодов в системе электроники.
|