使用加速電容提高三極管開關(guān)速度

上期從三極管放大的角度來分析了三極管開關(guān)電路的由來，并且將輸入信號頻率提高后，引發(fā)了輸出信號延遲的現(xiàn)象，造成開關(guān)速度慢。這期重點(diǎn)分析這種現(xiàn)象的由來，以及如何消除這種現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：開關(guān)速度慢;

雖然還沒有開始三極管放大電路的講解，但是這里只引用其放大的作用，并沒有對其參數(shù)進(jìn)行分析!

01開關(guān)速度慢的原因

1.1、仿真電路結(jié)構(gòu)

圖1-1是系統(tǒng)仿真電路圖：

圖1-1 系統(tǒng)仿真電路

1.2、仿真波形分析

現(xiàn)象：

圖1-2是圖1-1的電路輸入100KHz、0V/+3V方波時(shí)的輸入輸出波形。當(dāng)輸入信號從0V變化到+3V時(shí)，晶體管立即由截止變化到導(dǎo)通狀態(tài)，輸出信號也應(yīng)立即響應(yīng)，從+
5V變化到0V。但是，輸入信號從0V變化到+3V時(shí)，晶體管從導(dǎo)通狀態(tài)變化到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)卻花費(fèi)了一些時(shí)間，輸出信號從從0V變化到+5V時(shí)滯后了3.34us。

原因：

晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)有基極電流流過，所以在基區(qū)內(nèi)積累有電子，因此，在這種狀態(tài)下即使輸入信號變成了0V，基區(qū)中的電子并不能立即消失(電荷存儲效應(yīng))。而且在基極限流電阻R1的作用下，也不能立即從基區(qū)取出全部電子，這就造成時(shí)間滯后的原因，在開關(guān)調(diào)節(jié)器之類使負(fù)載告訴開關(guān)的應(yīng)用電路中，這種時(shí)間滯后是非常不利的。

圖1-2 輸處信號出現(xiàn)延遲

02提高開關(guān)速度

使用晶體管開關(guān)時(shí)，上述圖1-1所示的開關(guān)速度往往不能滿足要求，許多應(yīng)用需要更高的開關(guān)速度，這里就需要提高速度的基本技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，這里注重分析兩種提高開關(guān)速度的方法：使用加速電容、使用肖特基鉗位。

1.1、使用加速電容

圖1-3是給基極限流電阻R1并聯(lián)小容量電容器的電路。這樣，當(dāng)shuru
信號上升、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)能夠迅速從基區(qū)取出電子(因?yàn)殡娮鑂1被旁路)，消除開關(guān)的時(shí)間滯后，這個(gè)電容器的作用是提高開關(guān)速度，所以稱為加速電容。

圖1-3 加速電容

圖1-4是給圖1-1電路加入加速電容的仿真電路：

圖1-4 加入加速電容電路

其示波器XSC1采集的輸入信號與輸出信號波形如圖1-5所示：

圖1-5 加入加速電容的輸出波形

從圖1-5可以看出由于加速電容的作用，已經(jīng)看不到圖1-2中的時(shí)間滯后，圖1-5中還看的不很清楚，實(shí)際上晶體管由截止?fàn)顟B(tài)到導(dǎo)通狀態(tài)的時(shí)間也縮短了，由于所使用的晶體管以及基極電流、集電極電流值等因素，加速電容的最佳值是各不相同的，因此，加速電容的值需要通過觀測實(shí)際電路的開關(guān)波形來決定。對一般的晶體管來說，容量約為數(shù)十皮法至數(shù)百皮法。

下一期將分析肖特基鉗位用來提高晶體管開關(guān)速度!