Переходные процессы в транзисторных ключах и способы повышения их быстродействия

• Автор: Портных, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 169 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. КЛЮЧИ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ
1 Л. Принцип работы классического ключа на биполярном транзисторе
1.2. Переходные процессы в ключе на биполярном транзисторе
1.3. Оптимизация формы отпирающего тока биполярного транзистора и фиксация уровня коллекторного тока
1.4. Электронные ключи на полевых транзисторах
1.5. Переходные процессы в МДП-транзисторных
ключах
Выводы к главе
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ
КЛЮЧЕВЫХ СХЕМ
2.1. Аналитическая модель ключа с диодом Шоттки и
ключа с комбинированной связью
2.2. Аналитическая модель ключа с биполярно-полевой структурой
2.3. Аналитическая модель ключа на полевом транзисторе
с активной обратной связью
Выводы к главе
ГЛАВА 3. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ КЛЮЧЕЙ
3.1. Компьютерное моделирование ключа с диодом
Шоттки и ключа с комбинированной связью

3.2. Компьютерное моделирование ключа с биполярнополевой структурой и ключа с активной обратной
связью
3.3. Компьютерное моделирование ключа на
комплементарных элементах
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
БЫСТРОДЕЙСТВ УЮЩИХ КЛЮЧЕЙ
4.1. Экспериментальное исследование ключа с комбинированной обратной связью
4.2. Результаты экспериментальных исследований ключа с биполярно-полевой структурой и ключа с активной
обратной связью
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
АОС - активная обратная связь
АЦП - аналого-цифровой преобразователь
БТ - биполярный транзистор
ВАХ - вольт-амперная характеристика
КПД - коэффициент полезного действия
КС - комбинированная связь
ООС - отрицательная обратная связь
ОС - обратная связь
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь ЭДС - электродвижущая сила

Попытки использовать диодную фиксацию коллекторного потенциала на отрицательном уровне не дали желаемых результатов: несмотря на отсутствие насыщения, задержка отрицательного фронта остается из-за рассасывания заряда в диоде и даже может превышать задержку в насыщенном ключе. Анализ показал, что рациональное решение состоит в фиксации коллекторного потенциала не на постоянном уровне, а относительно потенциала управляющего электрода. Такой способ получил название нелинейной обратной связи.

Рис. 1.8. Схема транзисторного ключа с диодом Шоттки.
В ключе на кремниевом транзисторе наилучшие результаты дает использование в качестве элемента обратной связи диода Шоттки, который включается между базой и коллектором транзистора (рис. 1.8). Характерным для диода Шоттки является то, что протекание прямого тока через него не связано с инжекцией неосновных носителей и эффектом накопления, как это имеет место в диоде с р-н-переходом. Кроме того, диод Шоттки не обладает диффузионной емкостью.
Когда транзистор открыт и находится в активном режиме, потенциал коллектора относительно базы положительный (11кб>0) и к диоду приложено обратное напряжение. Как только с ростом коллекторного тока коллекторный р-н-переход оказывается смещенным в прямом