8.2 Етапи виконання роботи

1. Ознайомитися із системою параметрів моделі Шіхмана-Ходжеса, виписати основні параметри в звіт.

2. Зібрати в середовищі ECAD-програми (МС, EWB, Multisim) схему для вимірювання ВАХ МОНТ.

3. Провести моделювання, отримати вихідні та прохідні ВАХ, визначити на них ділянки, відповідні активному режиму та насиченню. Занести в звіт.

4. Зібрати в середовищі ECAD-програми (МС, EWB, Multisim) схему для вимірювання ВАХ ПТКП.

5. Отримати прохідну характеристику для ПТКП, визначити характерні точки (початковий струм, напруга відсічки), занести в звіт.

8.3 Контрольні питання

1. Загальні риси польових транзисторів.

2. Функціонування та структури ПТКП.

3. Функціонування та структури МОНТ.

4. Особливості моделювання потужних ПТ.

5. Зобразити структуру потужного ПТ та нанести на неї на відповідні ділянки елементи схеми заміщення моделі Шіхмана-Ходжеса.

6. Трьохступінчаста модель Шіхмана-Ходжеса: система рівнянь для МОНТ.

7. Трьохступінчаста модель Шіхмана-Ходжеса: система рівнянь для ПТКП.

8. Моделі польових транзисторів в EACD.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №9

Тема: Аналіз перехідних характеристик ключів на польовому транзисторі при різних видах навантаження.

Мета: проаналізувати особливості траєкторій перемикання при комутації польових транзисторів із різним видом навантаження.

9.1 Основні теоретичні відомості

9.1.1 Ключі на МОНТ

У схемотехніці ключових пристроїв на польових транзисторах частіше за інших використовується схема із загальним витоком, представлена на рисунку 9.1, а. При відкритому транзисторі струм через транзистор повинен визначатися значенням опору навантаження і напругою живлення. Для надійного відмикання транзистора амплітуда напруги на затворі вибирається з умови:

, де - струм навантаження;

U₀ - межова напруга, S₀ - крутизна прохідної ВАХ.

а б

Рисунок 9.1– Ключ на МОНТ: а - принципова схема;

б - статичні вихідні характеристики із лінією навантаження

П ерехідні процеси в ключах на МОНТ показані на рисунку 9.2. На першому етапі (t₀-t₁) відбувається заряд ємності С_ЗВ і перезаряд С_ЗС до напруги на затворі, рівній межовій. Транзистор залишається замкнутим.

На другому етапі (t₁-t₃) транзистор відпирається і переходить в активний підсилювальний режим. На цьому етапі перезаряд С_ЗС сповільнюється за рахунок дії негативного зворотного зв'язку (ефект Міллера).

Протягом 3-го етапу (t₃-t₅) напруга на затворі залишається практично постійною. Після закінчення перезаряду С_ЗС напруга на затворі збільшується. Виключення відбувається в зворотному порядку. Рисунок 9.2 – Включення

МОНТ

9.1.3 Аналіз перехідних процесів

Розглянемо якісно особливості експлуатації напівпровідникових приладів на навантаження активно-індуктивне (RL-навантаження) і на активно-ємнісне (RС-навантаження) в ключовому режимі в порівнянні з R-навантаженням (рисунок 9.3). При R-навантаженні зміни струму i(t) і напруги u(t) під час перехідних процесів визначаються швидкодією напівпровідникового приладу і мають однакову форму: .

Перехідний процес включення на RL-навантаження [9] характеризується зниженням швидкості наростання струму, яка тепер задається постійною часу індуктивності ; швидкість спаду напруги при цьому змінюється мало і визначається швидкодією приладу.

При включенні на RС-навантаження спад напруги на приладі сповільнюється, а швидкість наростання струму задається приладом, причому амплітуда струму зростає за рахунок енергії, запасеної в конденсаторі [9].

Під час перехідного процесу виключення напівпровідникового приладу RL- і RС-навантаження в своїй дії на перехідні характеристики i(t), u(t) міняються місцями: при RС- навантаженні прилад швидко вимикається «по струму» (тривалість цього процесу визначається власною швидкодією приладу), а наростання напруги затягується в часі; при RL-навантаженні спад струму сповільнюється (визначається постійною часу ), а швидкість зміни напруги задається приладом, причому амплітуда напруги зростає за рахунок енергії, запасеної в індуктивності навантаження.

Таким чином, перехідний процес включення напівпровідникового приладу на RС-навантаження характеризується підвищеними втратами потужності і перевантаженням по струму, включення на RL-навантаження енергетично найбільш сприятливе для приладу; найгірший з цих позицій режим виключення напівпровідникового приладу має місце, навпаки, при RL-навантаженні; RС-навантаження забезпечує при виключенні найменшу потужність втрат в приладі.

Рисунок 9.3 - Робота приладу на комплексне навантаження:

а) - схеми; б) - перехідні характеристики

Якщо допустимі поєднання струму і напруги напівпровідникового приладу обмежити областю безпечних режимів (ОБР), то при роботі на комплексне навантаження можливі короткочасні «виходи» з ОБР (рисунок 9.4), що може привести до порушення надійної роботи приладу.

Рисунок 9.4 - Траєкторії робочої точки і область безпечної роботи для різних видів навантаження напівпровідникового приладу