NPN transistöründe açılma ve kapanma saatini nasıl eşitleyebilirim?

Basit bir NPN anahtarım var, şemaya bakın.

Bu transistörün tabanına 100KHz kare dalga (TTL) beslerim ve çok çok hızlı bir şekilde açılır (birkaç nSec) ancak o kadar hızlı kapanmaz, kapanması neredeyse 2uSec alır. (Bu devrenin kolektörüne bakıyorum). Diyot bir lazerdir, transistör NPN ( veri sayfası ) değirmeninden çıkar . Ayrıca ONSemi'den daha hızlı (en azından sandığım gibi) aynı hikaye olan başka bir NPN ile denedim.

Transistör neden bu kadar hızlı kapanmıyor?

Birkaç nSec ile nasıl kapatılabilir?

Bir MOSFET kullanmak bu durumda NPN'den daha mı iyidir?

** GÜNCELLEME **

Bu NA kapasitör pedi yerine 1K ekledim ve daha hızlı bir BJT kullandım, işler biraz düzeldi. (Aslında, BJT'nin benzer hızda olduğunu fakat düşük kollektör çıkış kapasitansı, 2pF'e karşı 6pF olduğunu buldum). Her neyse, şimdi 120nSec hakkında kapandığını görüyorum. Hızlandırma başlığı ekleyeceğim ve sonuçları buradan rapor edeceğim.

Daha hızlı bir BJT, temelleri çözdüğünüzde muhtemelen yardımcı olacaktır.

Karşılaşmanız gereken iki (muhtemelen) yeni mucize çalışan arkadaş var.

• Doyma önleyici Schottky kelepçe

• Hızlanma kapasitörü.

• (1) Küçük bir Schottky diyotu tabandan toplayıcıya bağlayın
  (anottan kata, katoddan toplayıcıya), böylece transistör kapalıyken diyotun ters taraflı olması için.

  Transistör açıldığında, toplayıcı, tabanın altındaki Schottky "birleşim" düşmesinden daha fazla düşemez. Bu transistör doygunluğa giremez ve biriken yük çok daha küçüktür, böylece kapanmadan kurtulmak için daha hızlı olur. Buradan bunun örneği

Schottky TTL'nin dahili blok şemalarına bakın. Bunun nasıl karşılaştırıldığına dikkat edin. Bu öncelikle Shottky TTL'nin standart TTL'den daha hızlı olmasını sağlayan şeydir.

• (2) Rezistöre paralel küçük bir kapasitör bağlayın.
  Bu bir "hızlanma kapasitörü" olarak bilinir.
  Kulağa iyi geliyor :-). Kapalı olmaktan iyidir, ancak her iki yönde de bir rolü vardır.
  Devreye sokma sırasında temel verici bağlantı birimlerinin kapasitansından "şarjın toparlanmasına" ve açıkken oraya yüklenmesine yardımcı olur. Buradan aşağıda örnek olarak . Bu sayfa çok bakmaya değer.

Notlar (sayfada daha değerli malzeme)

• Depolama süresini kısaltmak . En büyük genel gecikme depolama süresidir.
  Bir BJT doygunluktayken, taban bölgesi yük taşıyıcılarla doludur. Girdi azaldığında, bu yük taşıyıcıların bölgeden ayrılması ve boşalma tabakasının oluşmaya başlaması için uzun zaman alır. Bu sürenin miktarı üç faktörün bir işlevidir:

  Cihazın fiziksel özellikleri.

  IC'nin başlangıç ​​değeri

  Tabanda uygulanan ters taraflılık voltajının başlangıç ​​değeri.

  Bir kez daha, ilk faktör hakkında fazla bir şey yapamayız, ancak diğer ikisi hakkında bir şeyler yapabiliriz. Eğer doygunluğun hemen altında tutabilirsek, o zaman baz bölgedeki şarj taşıyıcıların sayısı azalır ve bu şekilde artar. Transistöre yüksek bir başlangıç ​​ters önyargı uygulayarak da azaltabiliriz.

  Düşme zamanı. Yükselme zamanı gibi, düşme zamanı (), transistörün fiziksel özelliklerinin bir fonksiyonudur ve değerini azaltmak için yapabileceğimiz hiçbir şey yoktur.

  Tüm bu bildirimleri bir araya getirerek, gecikme ve saklama süresinin aşağıdakilerle azaltılabileceğini görüyoruz:

  Transistörü doyurmak için (depolama süresini azaltmak için) gerekenden daha düşük bir değere indirgenen (gecikme süresini azaltmak için) yüksek bir başlangıç ​​değeri uygulamak. Transistörü kesme konumunda tutmak için gereken minimum değere (gecikme süresini azaltmak için) ayarlayan yüksek bir başlangıç ​​ters önyargısı uygulamak (depolama süresini azaltmak için). Bu koşulların tümünü basit bir BJT anahtarına tek bir kapasitör ekleyerek karşılamak mümkündür. Hızlanma kapasitörü olarak adlandırılan bu kapasitör, Şekil 19-7'de gösterildiği gibi temel direnç boyunca bağlanır. Şekildeki dalga formları, kapasitörün devreye eklenmesinin sonucudur.

  Başlangıçta yükseldiğinde, kondansatör kısa devre gibi davranır. Sonuç olarak, giriş sinyali kısa bir süre için doğrudan tabana bağlanır. Bu, yüksek bir başlangıç ​​değeri üreten, tabana uygulanan yüksek bir başlangıç ​​voltajı yükselmesine neden olur. Kapasitör şarj edilirken, doyma noktasının hemen altında tutulan noktaya düşer.

  Giriş ilk kez negatifleştiğinde, hızlanma kapasitöründeki şarj, tabanı kısa bir süre –5 V'a getirir. Bu, transistörü hızlı bir şekilde kesmeye sokar. Kondansatör boşaldığı anda, taban gerilimi 0 V değerine geri döner. Bu, taban yayıcı birleşim yerinin yoğun bir şekilde ters taraflı olmamasını sağlar. Bu şekilde, anahtarlama süresini azaltmak için istenen kriterlerin tümü karşılanmaktadır.

• (3) Nasıl gittiğini görün . Yeterince iyi değilse, bir sonraki rejeneratif sürücüyü ekleyip ekleyemeyeceğimizi görebiliriz.

LSTTL ve daha da hızlı arkadaşlar:

Uyarı !!!!!!!!!!!!
Baktığında buradan aşağıda diyagram geldi nereden,
size ve bütün gece :-) uyanık lehim demir ve / veya breadboard kaldıkları neden yükümlüdür.
Birçok iyi fikir.
Miller katili yapabilir misin? :-).

Düşük güçlü Schottky'nin Schottky diyotları kullandığını, önceki Schottky TTL'nin Schottky transistörleri kullandığını - geriye doğru görünen bir adım olduğunu unutmayın.

Sanırım sorununuz, BJT'niz açıldığında doymuş olmasıdır. Bu, kollektörden geçen akımın tabana giren kontrol akımı ile değil, kollektör yolundaki akım sınırlama direnci ile sınırlandırıldığı anlamına gelir.

Yani, aynı temel akımla, transistör, kollektörden geçtiğini daha fazla akım kabul edebilir.

Bu durumda, transistörün kapanma süresi göreceli olarak uzun olacaktır (eğer doğru hatırlıyorsam, bunun nedeni, temel bölgedeki yüklerin esas olarak oldukça yavaş bir fiziksel işlem olan difüzyonla süpürüleceğidir).

Devreyi takip ederek bu durumu kolayca değiştirebilirsiniz:

Şimdi yayıcıdan geçen akım (bu, kollektörün içinden geçenden sadece biraz daha fazladır) yayıcıyı, taban akımını kollektörün içinden geçen akımın sınırlayıcı faktörü olacak kadar küçük olacak şekilde yükseltir. . Böylece transistör daha fazla doygun hale gelmeyecek ve daha hızlı kapanacaktır.

Bu devrenin bir başka avantajı da vardır:
Bu devre, transitor ısındığında ve daha iletken hale geldiğinde daha kararlı olacaktır (yarı iletkenler ısıtıldığında daha fazla iletken hale gelir). Akım fazla değişmeyecektir (ilk devrenizde değişecektir).

Akımın şimdi besleme gerilimine bağlı olmadığını, ancak kontrol boşluğuna (Vin) bağlı olduğunu unutmayın.

Edit1:

Izin
Rb direnç tabanında (küçük bir değer olabilir, hatta 0 Ohm)
yeniden direnci yayıcı
Vbe baz emiter gerilim (yaklaşık Si transistörler 0.7 V)
akım amplifikasyon (yaklaşık 50..100) b
Ie = b * Ib verici akımı; neredeyse eşittir Ic = Ie - Ib

Vin = Rb * Ib + Vbe + Ie * Yeniden

Yani Çöz:

Yani = (Vin - Vbe) / (Rb / b + Re)

Rb / b çok küçük olacaktır; müzakere edilebilir,
yani I = (Vin - Vbe) / Re

EDIT2:

Her iki devre varyantının bazı gerçek dünya ölçümlerini yaptım:

Soldaki sürüm doymuş transistöre (A) sahip olan versiyondur.
Doğru versiyon, doymamış transistöre (B) sahip olan versiyondur.
Her iki modelde de anahtarlanan akım yaklaşık olarak aynıdır.

Ancak şimdi (A) 'daki akımı kapatmanın ne kadar sürdüğüne bakın:
ca. CH1'in kenarı (baz voltaj; mavi) ve CH2 (yayıcı akımı; yeşil) arasında 1,5 µs:

... ve (B) 'de:
CH1'in (baz voltajı; mavi) ve CH2'nin (yayıcı akımı; yeşil) kenarı arasında neredeyse hiç gecikme yok:

Burada sorun, BJT'nin değişiminin asimetrik niteliğidir.

Anahtarlama eşiği minimum ve maksimum ana voltaj arasında yarıdan daha az ise, transistörün açılması kapatmadan daha az zaman alır. Yarıdan fazla ise, kapandığından daha hızlı kapanacaktır.

Örneğin, çizdiğim basitleştirilmiş grafiğe bir göz atın:

Gördüğünüz gibi, baz voltajı anahtarlama eşiğinin üzerine çıktığında, transistör açılır. Taban tekrar anahtarın eşiğinin altına düşene kadar açık kalır. Bu, yarı noktanın altında olduğu için, bu baz gerilimin, açıldığında anahtarın eşiğine ulaşması daha uzun sürer.

Taban ve toprak arasına bir direnç ekleyerek bir voltaj bölücü oluşturur. Bu, baz voltajlarını anahtarlama eşiği etrafındaki simetriye yakınlaştırmak için baz voltajının aralığını azaltır.

Bir amplifikatör olarak çalıştırırken, temel gerilimleri anahtarlama bölgesine sığdırmayı amaçlıyorsunuz, böylece transistör asla tam olarak açılmıyor ya da tamamen kapanmıyor, ancak bu sıkı anahtarlama bölgesinin etrafında manipüle ediliyor.

_{Feragatname: Evet, bunun fazlasıyla basit olduğunu biliyorum, ancak OP'yi matematik ve formül ile boğmadan, temel prensibi ele alıyor.}

Benzer bir devreye sahibim; verici ile dedektör arasına yerleştirilen yüksek direnç, devre kaçmasına ve devreyi kırmasına neden oluyor, direnç boyutunuz oldukça kritik.

Transistör, baz vericilerin birleşme yerlerinin doygun olması nedeniyle hızlı bir şekilde kapanmaz.

Bunu daha önce görmüştüm ve transistörün yerine bir nmos fetiş yerleştiriyorum. Sinyali kontrol etmek için GND Kapısı'na kaynak (100ohms, seri olarak yeterince büyük olacaktır) LED'e boşaltın.

Bu, 10'ar nanosaniye saniye içinde açıp kapatmanıza olanak sağlar