三種常用的加速晶體管開關(guān)的方法

1、使用加速電容

圖 3 使用加速電容時(shí)的電路

圖 4 加速電容對(duì)基極電壓的影響

圖 3 是對(duì)圖 1 基極限流電阻 R1 添加并聯(lián)小容量電容器的電路。這樣，當(dāng)輸入信號(hào)上升、下降時(shí)能夠使 R1 電阻瞬間被旁路并提供基極電流，所以在晶體管由導(dǎo)通狀態(tài)變化到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)能夠迅速?gòu)幕鶇^(qū)取出電子（因?yàn)镽1 被旁路），消除開關(guān)的時(shí)間滯后。這個(gè)電容的作用是提高了開關(guān)速度，所以稱為加速電容。

圖 5 加了加速電容的輸入輸出波形

圖片 5 是添加了加速電容之后的輸入輸出波形圖，可以看出晶體管開關(guān)速度明顯提升，邊沿變得陡峭，由于所使用的晶體管以及基極電流、集電極電流值等原因，加速電容的最佳值是各不相同的。因此，加速電容的值要通過(guò)實(shí)際電路的開關(guān)波形決定。

2、肖特基鉗位

提高晶體管開關(guān)速度的另一個(gè)方法是利用肖特基二極管鉗位。這種方法是 74LS、74ALS、74AS 等典型的數(shù)字IC TTL的內(nèi)部電路所采用的技術(shù)。

圖 6 是對(duì)圖 1 添加肖特基鉗位的電路。所謂的肖特基鉗位是在基極與集電極之間接入肖特基二極管。這種二極管不是 PN 結(jié)，而是由金屬與半導(dǎo)體接觸形成具有整流作用的二極管，其特點(diǎn)是開關(guān)速度快，正向壓降 VF比硅 PN 結(jié)小。

圖 6 進(jìn)行肖特基鉗位的電路

圖 7 加了肖特基鉗位的輸入輸出波形

如上圖 7 是加入了肖特基鉗位的輸入輸出波形，可以看出其效果與接入加速電容（圖 5）時(shí)相同，晶體管開通關(guān)斷邊沿明顯變陡峭。

分析圖 6 可知，肖特基二極管的正向電壓降 VF 比晶體管的 VBE 小，所以本來(lái)應(yīng)該流過(guò)晶體管的大部分基極電流現(xiàn)在通過(guò) D1 被旁路掉了。這時(shí)流過(guò)晶體管的基極電流非常小，所以可以認(rèn)為這時(shí)晶體管的導(dǎo)通狀態(tài)接近截止?fàn)顟B(tài)。

3、減小基基電阻R1

圖 8 R1=100Ω時(shí)的電路

圖 9 R1=100Ω時(shí)的輸入輸出波形

如上圖 9 所示，減小 R1 電阻至 R1=100Ω 時(shí)的輸入輸出波形較圖 2 明顯變陡峭，這是因?yàn)?R1 減小時(shí)，其與晶體管密勒效應(yīng)構(gòu)成的低通濾波器的截止頻率升高，所以輸出波形的上升速度加快了。

加速電容是一種與減小基基電阻值等效的提高開關(guān)速度的方法。肖特基鉗位可以看做是改變晶體管的工作點(diǎn)，減小電荷存儲(chǔ)效應(yīng)影響，提高開關(guān)速度的方法。由于肖特基鉗位電路不像接入加速電容那樣會(huì)降低電路的輸入阻抗，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路的前級(jí)電路的驅(qū)動(dòng)能力較低時(shí)，采用這種方法很有效。

在設(shè)計(jì)這種電路時(shí)要注意肖特基二極管的反向電壓VR的最大額定值（因?yàn)榫w管截止時(shí)電源電壓會(huì)原封不動(dòng)的加在肖特基二極管上）。
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