РАБОТА ТРАНЗИСТОРА В КЛЮЧЕВОМ РЕЖИМЕ. ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ВО ВРЕМЯ ВКЛЮЧЕНИЯ

Данное описание соответствует работе транзистора с задемпфированной индуктивной нагрузкой, потому что он соответствует работе с источником питания.

Самая простая модель транзистора, находящегося в ключевом режиме показана на рисунке 2. Источником постоянного тока является индуктивность. Через диод проходит ток, во время того, когда транзистор находится в выключенном состоянии.

Рисунок 1. Модель ключевого режима с индуктивной нагрузкой

Процессы, происходящие во время включения

В основном процедура включения полевого транзистора состоит из четырех промежутков. Во время первого этапа происходит заряд входной емкости от 0 В до V_TH, а затворный ток поступает на заряд конденсатора C_GS. Так же через C_GD протекает малый ток, при этом напряжение на нем немного уменьшается, а на затворе увеличивается. Данный этап называется «задержка включения», потому что не происходит изменений ни с током и ни с напряжением на транзисторе.

Во время второго этапа происходит увеличение напряжения от V_TH до V_GS,Miller (уровень плато Миллера). Так как выходной ток соответствует выходному напряжению, то режим работы называется линейным. Ток на стороне затвора все так же протекает через C_GS и C_GD. На выходе напряжение остается на высоте V_DS,off, а через транзистор начинает протекать ток. Этот процесс показан на рисунке 3. Видно, что транзистор еще не может пропускать ток, который смог бы снизить напряжение на его стоке до уровня запирания диода. Напряжение же на стоке установлено на том же уровне, что и входное напряжение, которое проходит через открытый переход транзистора.

Как только напряжение на затворе достигает порогового уровня, транзистор начинает проводить ток.

Начало третьего этапа характеризуется достижением напряжения на затворе уровня V_GS,Miller, который достаточен для протекания тока через транзистор, после чего диод на выходе закрывается. Плато Миллера появляется во время того, когда напряжение на затворе не меняется, а напряжение на стоке уменьшается. Процесс представлен на рисунке 4. Для мгновенного включения транзистора и изменения напряжения сток-исток, начинается перезаряд емкости C_GD, которому способствует полный ток драйвера. Ток на транзисторе не меняется и удерживается I_DC.

На четвертом этапе включения транзистора напряжение на затворе возрастает от V_GS,Miller  до V_RDV. Это максимальное значение. Ток на входе поступает на C_GS для его заряда и на C_GD для перезаряда. Из-за уменьшения сопротивления канала, происходит уменьшение напряжения сток-исток. Но выходной ток остается постоянным. Этот этап соответствует самому малому сопротивлению на канале, так как после его убывания происходит возрастание управляющего напряжения.

Рисунок 2. Схема включения транзистора

Рисунок 3. Процесс включения транзистора

Список литературы:

1. Разработка и применение высокоскоростных схем управления силовыми полевыми транзисторами. // valvolodin.narod.ru URL: http://valvolodin.narod.ru/articles/fetdrvr.pdf (дата обращения: 11.04.2019).
2. Полуянович Н.К. Силовая электроника. – Таганрог: Таганрогский государственный радиотехнический университет, 2005. – 204 с.
3. Амелин С.А. Схемотехника. Конспект курса лекций. Смоленск, 2018. 150 с. [Электронный ресурс]. URL: https://drive.google.com/file/d/0B3u4J7t3fyZ2VkxmSHBKUWtuLUE/edit (дата обращения: 11.04.2019).