Транзисторные ключи.

Транзисторные ключи отличаются от диодных возможностью управления внешним напряжением. Транзисторные ключи бывают на биполярных транзисторах (БПТ) и на полевых (МДП, комплиментарный).

Ключи на бпт.

Существует три схемы: с ОК, ОЭ, ОБ. Чаще всего используются схемы с ОЭ и ОБ.

Электронный ключ на БПТ с ОЭ:

(потенциал базы больше потенциала источника за счет протекания обратного тока)

Ключ имеет два состояния: открыт и закрыт. Для ключа на БПТ рабочими режимами являются отсечка и насыщение, а активный режим является переходным звеном.

Если на вход схемы подадим , получаем простейший инвертор логических уровней:

где коллекторный ток насыщения.

Между насыщением и отсечкой происходит переходной линейный режим.

В режиме отсечки оба перехода смещены в обратном направлении. В этом режиме протекает отрицательный ток :

Когда ключ разомкнут, его сопротивление в закрытом состоянии:

Для того, чтобы транзистор находился в режиме отсечки устойчиво, необходимо выполнение следующего условия:

где максимальный обратный ток коллектора при максимальной температуре.

Потенциал базы ниже потенциала на эмиттере, который, в свою очередь (в нашем случае) .

,

где падение напряжения на.

Активный режим является неосновным и пройти из низшей точки в верхнюю желательно за минимальное время. В этом режиме переход «База-Эмиттер» смещен в прямом направлении, а переход «База-Коллектор» – в обратном.

Режим насыщения – режим, при котором оба перехода смещены в прямом направлении.

,

сопротивление насыщенного транзистора:

(сопротивление открытого транзистора) .

разное для разных транзисторов. Это напряжение падает на ключе независимо от того: есть ток через ключ или нет.

где (граничное) – последнее значение тока базы, при котором выполняется соотношение:

.

При дальнейшем увеличении ,не меняется.

Для оценки глубины насыщения, то есть относительного превышения над, вводят такой параметр, какстепень насыщения :

Иногда для оценки глубины насыщения вводят коэффициент насыщения :

Этот коэффициент характеризует насколько имеющийся ток базы больше, чем граничный ток базы (насколько глубоко мы ушли в насыщение).

Стоит заметить, что в режиме насыщения сопротивление транзистора не зависит ни от , ни от, ни от. Но, при малейшем изменении температуры, насыщение может «поплыть» в область активного, где уже присутствует зависимость сопротивления транзистора. Следовательно, сопротивление ключа будет расти, что не очень хорошо. Поэтому, для предотвращения этого нежелательного эффекта, уходят в область глубокого насыщения.

Характеристики входной цепи.

1. Входной ток закрытого транзистора .

2. Напряжение управления, необходимое для надежного запирания транзистора.

3. Напряжение управления, необходимое для надежного отпирания транзистора.

4. Входное сопротивление в открытом состоянии.