Статические состояния ключа.

Режим отсечки соответствует закрытому состоянию транзистора, которое поддерживается низким уровнем входного напряжения ( -напряжение база-эмиттер, при котором транзистор еще остается надежно закрытым. Для кремниевых транзисторов =0,4 В). Базовый и коллекторный токи примерно равны нулю (равны малому тепловому току ), а напряжение на выходе ключа максимально

= .

Отсечке соответствует область А на выходных характеристиках и точка на выходных характеристиках транзистора (рис. 2.2).

На эквивалентной схеме (рис. 2.3) запертый транзистор представлен генератором теплового тока .

В режиме насыщения транзистор открыт положительным напряжением . Его коллекторный ток достигает наибольшего значения

= = ( )/ / ,

ограниченного коллекторным сопротивлением и напряжением питания . Ток насыщения практически не зависит от параметров транзистора. Выходное напряжение минимально и равно напряжению насыщения транзистора . Режиму насыщения соответствует область В на входных характеристиках и точка на выходных характеристиках транзистора (рис. 2.2).

Транзистор переходит в насыщение при достижении током базы величины

= / / ,

где = / коэффициент усиления транзистора по току. Реально в цепи базы протекает большой ток

= = / > .

Превышение тока базы включения над током насыщения характеризует степень насыщения транзистора. Для оценки глубины насыщения вводят коэффициент S = / . Известно, что параметры транзисторов имеют существенный разброс ( / = 2-5), а также зависят от температуры.

Поэтому для обеспечения надежного насыщения транзистора в самом неблагоприятном случае (при = , ), коэффициент насыщения берут S = 1. В насыщенном состоянии напряжение между базой, эмиттером и коллектором транзистора малы (не более 0,5 В). Поэтому в эквивалентной схеме насыщенный транзистор представляют эквипотенциальной точкой (рис. 4).

Активный режим является промежуточным между двумя статическими состояниями ключа. Коллекторный и базовый токи не превышают здесь соответствующих значений для режима насыщения.

0< < 0< <

Активному режиму транзистора на входных характеристиках соответствует область С, на выходных – область .

В активном режиме ключ работает как усилительный каскад. Между базовым и коллекторным токами существует зависимость:

= .

Входное и выходное напряжения также связаны линейной зависимостью

= = [ / ]

Множитель перед определяет коэффициент усиления схемы по напряжению

К = / = /

В эквивалентной схеме ключа для активного режима (рис. 5) транзистор представлен генератором тока = и входным сопротивлением .

Все состояния транзисторного ключа отображены на передаточной характеристике (рис. 2.5) соответствующими участками. При < транзистор закрыт, напряжение на выходе ключа близко к (участок ).

Когда входное напряжение превысит пороговое значение транзистор перейдет в активный режим и выходное напряжение будет уменьшаться пропорционально входному (участок ). В точке при = транзистор находится в режиме насыщения, выходное напряжение равно минимальному значению = . Дальнейшее увеличение не вызовет изменение выходного напряжения (участок ).