|
COMUTAREA TRANZISTORULUI BIPOLAR
1. Scopul lucrarii: se studiaza regimul de comutare al tranzistorului
bipolar, se masoara timpii de comutare directa si inversa, precum si
influenta diferitelor elemente ale schemei asupra acestora; se studiaza
eficienta unor scheme de accelerare a comutarii si de evitare a intrarii in
saturatie a tranzistorului.
2. Regimul de comutare al unui tranzistor bipolar consta din trecerea
lui din starea de blocare in starea de conductie - in regiunea activa
normala sau in saturatie - si invers.
In starea de blocare, ambele jonctiuni ale tranzistoarelor sunt
polarizate invers; prin tranzistor circula curentii Icbo si Icoo (in
conexiunea EC), de obicei, neglijabili pentru tranzistoarele din siliciu,
astfel incat tensiunile la bornele tranzistoarelor blocate sunt determinate
numai de elementele circuitului exterior acestora.
In starea de conductie, tranzistorul are jonctiunea baza-emitor
polarizata direct iar jonctiunea colector-baza este fie blocata (in cazul
functionarii in regiunea activa normala) fie polarizata direct (in cazul in
care tranzistorul functioneaza la saturatie). Functionarea tranzistorului
in saturatie, in circuitele de comutatie, prezinta avantaje, precum
realizarea unui coeficient bun de utilizare a tensiunii de alimentare,
putere disipata mica pe tranzistor, stabilitate a tensiunii de iesire, dar
are si dezavantajul unui timp de comutare inversa mai mare, datorita
sarcinilor stocate suplimentar in baza.
Conditia de functionare in saturatie a unui tranzistor bipolar este
ca si jonctiunea colector-baza a tranzistorului sa fie polarizata direct,
ceea ce, pentru circuitul din fig. 19.1 devine:
[pic] (19.1)
unde IBS este curentul de baza la saturatie incipienta iar IB1 este
curentul direct prin baza tranzistorului.
In saturatie, tranzistorul este caracterizat prin tensiunea
baza-emitor, VBE, de circa 0,7 - 0,9 V (in functie de curentul de emitor)
si prin tensiunea de colector de saturatie, Vcesat, de circa
0,1 - 0,3 V (in functie de curentul de colector), neglijabila.
Tensiunile pe jonctiuni fiind foarte mici sau, oricum, cunoscute,
pentru un tranzistor bipolar saturat, curentii prin el sunt determinati de
elementele circuitului exterior. Se adauga si relatia: IE = IB + IC.
In regiunea de saturatie, tranzistorul este caracterizat si prin
gradul de saturatie:
[pic] (19.2)
3. Intarzierea, la comutarea dintr-o stare in alta, a tranzistorului,
este determinata atat de fenomenele de acumulare a sarcinii de purtatori in
baza tranzistorului, caracterizate prin constantele de timp (n (constanta
de timp de viata a electronilor minoritari in exces in baza) si (s
(constanta de timp de stocare) cat si de capacitatile de barier |