Динамический режим полевого транзистора

1.

ДИНАМИЧЕСКИЙ
РЕЖИМ ПОЛЕВОГО
ТРАНЗИСТОРА

2.

Динамическим
режимом
работы называют такой режим, в
котором к транзистору, который
усиливает
входной
сигнал,
подключена
нагрузка.
Такой
нагрузкой может служить резистор
Rс,
подсоединенный
последовательно
со
стоком
полевого
транзистора,
включенного по схеме с общим
истоком, что показано на рисунке.

3.

Постоянное напряжение питания каскада Uп составляет сумму падений
напряжений на выводах сток-исток транзистора и на резисторе Rс, то есть Uп =
URс + Uси.р. В тоже время, согласно закону Ома, падение напряжения на
нагрузочном резисторе Rс равно произведению протекающего по нему тока
Iс.р на его сопротивление: URс = Iс.р · Rс. Согласно сказанному, напряжение
питания каскада составляет: Uп = Uси.р + Iс.р · Rс. Последнее выражение можно
переписать относительно напряжения сток-исток транзистора, и в этом случае
получим линейную формулу для выходной цепи Uси.р = Uп – Iс.р · Rс, которую
именуют уравнением динамического режима.
На выходных статических характеристиках транзистора для получения
представления о режимах работы каскада строят динамическую характеристику,
имеющую форму линии. Рассмотрим рисунок на котором изображена такая
динамическая характеристика усилительного каскада.

4.

5.

Динамическая характеристика Чтобы провести эту линию, которую ещѐ
называют нагрузочнойпрямой, необходимо знать две координаты точек,
соответствующих напряжению питания каскада и току стока в режиме
насыщения. Эта нагрузочная прямая пересекает семейство выходных
статических характеристик, а точка пересечения, которую называют рабочей,
соответствует определенному напряжению затвор-исток.
Зная положение рабочей точки,
можно вычислить некоторые
ранее не известные токи и
напряжения
в
конкретном
устройстве.

6.

Ключевой режим работы транзистора
Ключевым называют такой режим работы транзистора, при котором он может
быть либо полностью открыт, либо полностью закрыт, а промежуточное
состояние, при котором компонент частично открыт, в идеале отсутствует.
Мощность, которая выделяется в транзисторе, в статическом режиме равна
произведению тока, протекающего через выводы сток-исток, и напряжения,
приложенного между этими выводами.
В идеальном случае, когда транзистор открыт, т.е. в режиме насыщения, его
сопротивление межу выводами сток-исток стремится к нулю. Мощность потерь в
открытом состоянии представляет произведение равного нулю напряжения на
определенную величину тока. Таким образом, рассеиваемая мощность равна
нулю.

7.

Ключевой режим работы транзистора
Таким образом, мощность потерь в транзисторе в статическом режиме мала.
Однако в динамическом режиме, когда транзистор открывается или
закрывается, его рабочая точка форсирует линейную область, в которой ток
через транзистор может условно составлять половину максимального тока стока,
а напряжение истока может достигать половины от максимальной величины.
Таким образом, в динамическом режиме в транзисторе выделяется огромная
мощность потерь, которая свела бы на нет все замечательные качества
ключевого режима, но к счастью длительность нахождения транзистора в
динамическом режиме много меньше длительности пребывания в статическом
режиме. В результате этого КПД реального транзисторного каскада,
работающего в ключевом режиме, может быть очень высок и составлять до 93%
– 98%.
Работающие в ключевом режиме транзисторы широко применяют в силовых
преобразовательных установках, импульсных источниках электропитания, в
выходных каскадах некоторых передатчиков и пр.