NPN 트랜지스터에서 켜고 끄는 시간을 어떻게 동일하게합니까?

간단한 NPN 스위치가 있습니다. 다이어그램을 참조하십시오.

이 트랜지스터의베이스에 100KHz 구형파 (TTL)를 공급하고 매우 빠르게 켜지지 만 (몇 nSec) 빠르게 꺼지지 않습니다. 끄려면 거의 2uSec가 걸립니다. (나는이 회로의 수집기를보고있다). 다이오드는 레이저이며, 트랜지스터는 밀 NPN ( 데이터 시트 ) 에서 흘러 나옵니다 . 또한 ONSemi의 다른 NPN을 사용해 보았습니다.이 이야기는 더 빠릅니다 (적어도 내가 생각하는 것).

왜 트랜지스터가 빨리 꺼지지 않습니까?

몇 nSec에서 어떻게 끌 수 있습니까?

이 경우 NPN보다 MOSFET을 사용하는 것이 더 낫습니까?

** 업데이트 **

NA 커패시터 패드 대신 1K를 추가하고 더 빠른 BJT를 사용하면 약간 개선되었습니다. (실제로 BJT는 속도는 비슷하지만 컬렉터 출력 커패시턴스는 2pF 대 6pF는 더 낮습니다). 어쨌든, 이제 약 120nSec이 꺼지는 것을 볼 수 있습니다. 여기에서 속도 제한을 추가하고 결과를보고하겠습니다.

기본 사항을 정리하면 BJT가 빠를 수 있습니다.

당신이 만나야 할 두 명의 기적의 일하는 친구가 있습니다.

• 포화 방지 쇼트 키 클램프

• 가속 커패시터.

• (1) 작은 쇼트 키 다이오드를베이스에서 컬렉터
  (애노드에서베이스, 캐소드에서 컬렉터로)에 연결하여 트랜지스터가 꺼질 때 다이오드가 역 바이어스되도록합니다.

  트랜지스터가 켜질 때 컬렉터는베이스 아래의 쇼트 키 "접합"드롭 이상으로 떨어질 수 없습니다. 이 트랜지스터는 포화 상태가되지 않고 축적 된 전하가 훨씬 작기 때문에 전원을 끄는 것이 더 빠릅니다. 여기에서 이것의 예

Schottky TTL의 내부 블록 다이어그램을보십시오. 이것이 어떻게 비교되는지 주목하십시오. 이것이 주로 Shottky TTL이 표준 TTL보다 빠를 수있게하는 것입니다.

• (2) 작은 커패시터를 저항과 병렬로 연결하십시오.
  이것을 "스피드 업 커패시터"라고합니다.
  좋은 소리 :-). 켜기보다는 끄기에 더 좋지만 두 가지 역할을합니다.
  전원을 껐을 때베이스 이미 터 접합 커패시턴스에서 "충전을 스윕"하고 전원을 켤 때 충전을 얻는 데 도움이됩니다. 아래 에서 예를 들어 여기에서 . 이 페이지는 볼 가치가 있습니다.

그들은 (페이지의 더 가치있는 자료)

• 저장 시간 단축 . 가장 큰 전체 지연은 저장 시간입니다.
  BJT가 포화 상태 일 때,베이스 영역은 전하 캐리어로 플러딩됩니다. 입력이 낮아지면, 이들 전하 캐리어가 영역을 벗어나고 공 핍층이 형성되기까지 시간이 오래 걸린다. 걸리는 시간은 세 가지 요소의 함수입니다.

  장치의 물리적 특성.

  Ic의 초기 값

  베이스에 적용된 역방향 바이어스 전압의 초기 값입니다.

  다시 한 번, 우리는 첫 번째 요소에 대해 많은 것을 할 수 없지만 다른 두 가지에 대해서는 뭔가를 할 수 있습니다. 채도 이하로 유지할 수 있다면,베이스 영역의 전하 캐리어의 수는 줄어들게됩니다. 트랜지스터에 높은 초기 역방향 바이어스를 적용하여 줄일 수도 있습니다.

  가을 시간. 상승 시간과 마찬가지로 하강 시간 ()은 트랜지스터의 물리적 특성의 함수이며 값을 줄이기 위해 할 수있는 일은 없습니다.

  이러한 모든 내용을 종합하면 다음과 같은 방법으로 지연 및 저장 시간을 줄일 수 있습니다.

  트랜지스터를 포화시키는 데 필요한 값보다 낮은 값으로 (지연 시간을 줄이기 위해) 높은 초기 값을 적용하면 (저장 시간을 줄이기 위해). 트랜지스터를 차단 상태로 유지하는 데 필요한 최소값으로 지연되는 높은 초기 역방향 바이어스 (저장 시간 단축)를 적용하면 (지연 시간 단축) 기본 BJT 스위치에 단일 커패시터를 추가하기 만하면 이러한 모든 조건을 충족 할 수 있습니다. 가속 커패시터라고하는이 커패시터는 그림 19-7과 같이 기본 저항에 연결됩니다. 그림의 파형은 회로에 커패시터를 추가 한 결과입니다.

  처음에 높을 때 커패시터는 단락처럼 작동합니다. 결과적으로, 입력 신호는 짧은 순간을 위해베이스에 직접 연결됩니다. 이로 인해 초기 전압 스파이크가베이스에 적용되어 초기 값이으로 높아집니다. 커패시터가 충전됨에 따라 포화 점 바로 아래에 유지되는 지점으로 감소합니다.

  입력이 처음 마이너스가되면, 가속 커패시터의 충전은베이스를 -5V로 짧게 구동시킨다. 이는 트랜지스터를 빠르게 컷오프로 구동시킨다. 커패시터가 방전 되 자마자 기본 전압은 0V로 돌아갑니다. 이렇게하면 기본 이미 터 접합이 크게 역 바이어스되지 않습니다. 이러한 방식으로, 스위칭 시간을 감소시키기위한 원하는 모든 기준이 충족된다.

• (3) 어떻게되는지보십시오 . 충분하지 않으면 다음에 회생 드라이브를 추가 할 수 있는지 확인할 수 있습니다.

LSTTL 및 더 빠른 친구 :

경고 !!!!!!!!!!!! 아래 다이어그램이 나온 곳
을 여기 에서 살펴보면 ,
당신과 당신의 납땜 인두 및 / 또는 브레드 보드가 밤새 깨어있을 수 있습니다.
많은 좋은 아이디어.
밀러 킬러를 할 수 있습니까? :-).

안 - 주 저전력 쇼트는 이전 쇼트 TTL이 쇼트 트랜지스터를 사용하는 반면, 쇼트 키 다이오드를 사용하는 명백한 단계를 거꾸로.

귀하의 문제는 전원을 켤 때 BJT가 포화 상태라고 가정합니다. 이는 콜렉터를 통과하는 전류가베이스를 통과하는 제어 전류에 의해 제한되는 것이 아니라 콜렉터 경로의 전류 제한 저항에 의해 제한됨을 의미합니다.

즉, 동일한베이스 전류로 트랜지스터는 컬렉터를 통과하는 더 많은 전류를 허용 할 수 있습니다.

이 경우, 트랜지스터의 턴 오프 시간은 상대적으로 길다 (내가 기억한다면,베이스 영역에서의 전하는 주로 물리적 프로세스가 느린 확산에 의해 주로 스윕 될 것이기 때문이다).

다음 회로를 통해이 상황을 쉽게 변경할 수 있습니다.

이제 이미 터를 통과하는 전류 (콜렉터를 통과하는 전류보다 약간 더 높음)는 이미 터를베이스 전류를 컬렉터를 통과하는 전류의 제한 요소가 될 정도로 충분히 작게 만드는 수준으로 올립니다. . 따라서 트랜지스터는 더 이상 포화되지 않으며 더 빨리 꺼집니다.

이 회로의 또 다른 장점도 있습니다.
이 회로는 트랜시버가 가열되고 전도성이 높아질 때 더 안정적입니다 (반도체가 가열되면 전도성이 높아짐). 전류는 크게 변하지 않습니다 (첫 번째 회로에서는 변경됩니다).

전류는 이제 공급 전압이 아니라 제어 전압 (Vin)에 의존합니다.

편집 1 :

베이스에서 Rb 저항으로 하자 (작은 값일 수도 있고 0Ω 임) 이미 터
에서 Re 저항
Vbe베이스 이미 터 전압 (Si 트랜지스터의 경우 약 0.7V)
b 전류 증폭 (ca. 50..100)
Ie = b * Ib 이미 터 전류; Ic = Ie-Ib와 거의 동일

Vin = Rb * Ib + Vbe + Ie * Re

즉 해결 :

즉 = (Vin-Vbe) / (Rb / b + Re)

Rb / b는 매우 작습니다. 무시 될 수 있으므로 I
= (Vin-Vbe) / Re

EDIT2 :

두 회로 변형에 대한 실제 측정을 수행했습니다.

왼쪽 버전은 포화 트랜지스터 (A)가있는 버전입니다.
올바른 버전은 비 포화 트랜지스터 (B)가있는 버전입니다.
두 변형 모두에서 스위칭 전류는 거의 같습니다.

그러나 이제 (A)에서 전류를 끄는 데 걸리는 시간을 살펴보십시오
. CH1 (베이스 전압; 파란색)과 CH2 (이미 터 전류; 녹색)의 가장자리 사이에서 1.5µs :

... 및 (B) :
CH1 (베이스 전압; 파란색)과 CH2 (이미 터 전류; 녹색)의 가장자리 사이에 지연이 거의 없습니다.

여기서 문제는 BJT 스위칭의 비대칭 성입니다.

스위칭 임계 값이 최소 및 최대베이스 전압 사이의 절반 미만인 경우, 트랜지스터는 스위치를 끄는 것보다 스위치를 켜는 데 시간이 덜 걸립니다. 절반 이상이면 전원이 꺼지는 것보다 빨리 꺼집니다.

예를 들어, 내가 낙서 한 단순화 된 그래프를 살펴보십시오.

보다시피,베이스 전압이 스위치 임계 값 이상으로 상승하면 트랜지스터가 켜집니다. 베이스가 스위치 임계 값 아래로 다시 떨어질 때까지 계속 켜져 있습니다. 이 지점이 중간 지점 아래이므로 스위치를 켤 때보 다 기본 전압이 스위치 임계 값에 도달하는 데 시간이 더 걸립니다.

베이스와 접지 사이에 저항을 추가하여 전압 분배기를 만듭니다. 이것은베이스 전압의 범위를 감소시켜베이스 전압을 스위칭 임계 값 주위의 대칭에 가깝게 만든다.

증폭기로 작동 할 때는 트랜지스터가 완전히 켜지거나 완전히 꺼지지 않고 좁은 스위칭 영역을 중심으로 조작되도록베이스 영역을 스위칭 영역에 맞추는 것이 목표입니다.

_{면책 조항 : 예, 이것이 지나치게 단순하다는 것을 알고 있지만 수학 및 공식으로 OP를 낮추지 않고 기본 원칙을 얻습니다.}

나는 비슷한 회로를 가지고 있으며, 에미 터와 검출기 사이에 높은 저항이 배치되어 누수가 발생하여 회로가 파손됩니다. 저항 크기는 매우 중요합니다.

베이스 이미 터 접합이 포화되어 트랜지스터가 빠르게 꺼지지 않습니다.

나는 이것을 전에 보았고 단순히 트랜지스터 대신에 nmos-fet을 배치했다. 신호를 제어하기위한 GND 게이트 소스 (100ohm은 직렬보다 충분히 클 수 있음) Drain to LED.

이를 통해 10 초의 나노초로 켜고 끌 수 있습니다