Következõ: Tranzisztoros inverterek | Tartalomjegyzék | Elõzõ: Impulzusok formálása diódás áramkörökkel

A tranzisztorok az impulzustechnikában

Az impulzustechnikai áramkörökben igen sok tranzisztor talál alkalmazást, ezért sajátosságaikkal külön is kell foglalkoznunk. Itt és most elsõsorban a bipoláris tranzisztorokat vizsgáljuk. A 5.4.1. ábrán egy közös emitteres erõsítõfokozatot tüntettünk fel. Ezt az áramkört a továbbiakban gyakran fogjuk inverternek nevezni, utalva arra, hogy a bemenetére jutó (logikai) jelet ellenkezõjére fordítja.

5.4.1. ábra

A tranzisztor karakterisztikán ábrázoltuk a kapcsolás munkaegyenesét is. A tranzisztor tulajdonképpen három - egymástól lényegesen különbözõ - állapotban lehet: 1. Ha a bázis-emitter feszültség nem elegendõ a bázis-emitter dióda nyitásához, a tranzisztor az ún. zárási tartományban van. Ebben az esetben a kollektoron keresztül csak a kollektor maradékáram ( $I^\prime _{C0}$ ) folyik, és a kollektorfeszültség jó közelítéssel megegyezik a telepfeszültséggel. 2. Az ún. aktív tartományban bázisáram és kollektoráram egyaránt folyik oly módon, hogy azok egymással arányosak. Erõsítõ kapcsolásokban tulajdonképpen csak ez a közelítõleg lineáris mûködés kerül felhasználásra. 3. Ha a bázisfeszültséget tovább növeljük, a kollektorfeszültség egyre kisebb lesz, míg végül kinyit az eddig lezárt kollektor-bázis dióda is. (Ugy mondják: a tranzisztor "leült".) A kollektorfeszültség ekkor tehát két egymással szembekapcsolódó dióda feszültségének összegeként alakul ki (nem azonos felépítésûek és különbözõ nagyságú áramot visznek, tehát feszültségük is különbözõ). Ez a tranzisztornak az ún. telítési tartománya. Ekkor a bázisáram és a kollektoráram közötti lineáris kapcsolat megszûnik, mert a bázisáram értékét szinte tetszõlegesre választhatjuk, a kollektoráram azonban limitált, mert I_T =U_T /R_C -nél nagyobb áram nem folyhat. A telítés feltétele tehát

$\begin{displaymath}I_B> {I_T\over \beta} = {U_T\over \beta R_C}.\end{displaymath}$

A kollektorfeszültség ez esetben mindössze néhány tizedvolt értékû, a kimeneti ellenállás ohm nagyságrendû a nyitott diódák következtében. Impulzustechnikai áramkörökben a tranzisztorok tartósan vagy lezárt, vagy telített állapotban vannak, és közel ideális kapcsolóknak tekinthetõk. (Ezt hívják kapcsoló üzemnek.) Állapotukat természetszerûleg csak az aktív tartományon keresztül haladva tudják megváltoztatni. Nagyon fontos az a kérdés, miként zajlik le az idõben egy ilyen változás. Ha akkora bázisáram-impulzust adunk egy közös emitteres erõsítõfokozat bázisára, hogy az a tranzisztort biztosan telítésbe vezérelje, ezen jel hatására létrejövõ kollektorfeszültség a 5.4.2. ábrán látható.

5.4.2. ábra

Az ábra két érdekes jelenségre hívja fel a figyelmet. A kollektoráram hullámformáját vizsgálva elõször is azt találjuk feltûnõnek, hogy az impulzusélek ellaposodnak. Ez a tranzisztor véges határfrekvenciájának köszönhetõ. (A töltéshordozók mozgási sebessége véges, emiatt az emitter-átmenettõl a kollektor-átmenetig való áthaladásukhoz meghatározott idõ szükséges.) A másik feltûnõ, nem várt jelenség: a kollektoráram impulzus kiszélesedése. A bázis impulzus megszûn&ése után a kollektoráram csak t_s idõvel késobb kezd csökkenni. Ez a jelenség nyilvánvalóan elõnytelen, mert akadályozza az egyre keskenyebb impulzusok elõállítását, vagyis az egyre gyorsabb áramkörök létrehozását. A jelenség fizikai hátterét itt nem ismertetjük - lényegében a tranzisztor bázisában tárolt többlet-töltés az oka.

Következõ: Tranzisztoros inverterek | Tartalomjegyzék | Elõzõ: Impulzusok formálása diódás áramkörökkel

1999-09-23