2020-10-12
114
В большинстве случаев для простоты анализ режимов работы транзисторов в импульсных схемах обычно производится при резистивной нагрузке. В реальных электронных устройствах характер нагрузки чаще всего комплексный, что сказывается на работе транзистора. Рассмотрим качественно особенности работы транзисторных ключей при активно-индуктивной нагрузке (RL -нагрузка) и активно-емкостной (RC -нагрузка) по сравнению с R -нагрузкой (рисунок 7.102). При R -нагрузке изменения тока I (t) и напряжения U (t) во время переходных процессов определяются быстродействием транзистора и имеют приблизительно одинаковую форму (рисунок 7.102, б): 
.
Переходный процесс включения на RL -нагрузку, в отличие от R -нагрузки, характеризуется снижением скорости нарастания тока, которая теперь задается постоянной времени индуктивности 
; скорость спада напряжения при этом изменяется мало и определяется быстродействием прибора (рисунок 7.102, б).
При включении на RC- нагрузку спад напряжения на приборе замедляется, а скорость нарастания тока задается транзистором, причем амплитуда тока возрастает за счет энергии, запасенной в конденсаторе (рисунок 7.102, б). Во время переходного процесса выключения транзистора RL- и RC- нагрузки в своем воздействии на переходные характе-ристики i (t), u (t) меняются местами: при RC- нагрузке транзистор быстро выключается «по току» (длительность этого процесса определяется собственным быстродействием прибора), а нарастание напряжения затягивается во времени, при RL- нагрузке спад тока замедляется (определяется постоянной времени 
), а скорость изменения напряжения задается транзистором, причем амплитуда нарастания возрастает за счет энергии, запасенной в индуктивности нагрузки (рисунок 7.102, б). Траектории динамической рабочей точки во время переходных процессов включения и выключения транзистора показаны на рисунке 7.102, в. Таким образом, переходный процесс включения полупроводникового прибора на RC- нагрузку характеризуется повышенными потерями мощности (рисунок 7.102, б) и перегрузкой по току. Включение на RL- нагрузку энергетически наиболее благоприятно для прибора. Наихудший с этих позиций режим выключения полупроводникового прибора имеет место, наоборот, при RL- нагрузке; RC- нагрузка обеспечивает при выключении наименьшую мощность потерь в приборе [24].
Рисунок 7.102 - Схемы включения (а), переходные характеристики тока i, напряжения u, мощности потерь Р (б) и траектории динамической рабочей точки (в) при работе транзистора на реактивную нагрузку
Следовательно, при работе на комплексную нагрузку необходимо использовать больший запас по напряжению и току коллектора, чтобы не выйти в переходных процессах за значения области безопасной работы. Следует отметить, что с точки зрения надежности работы транзисторного ключа, наиболее критичным является этап выключения транзистора при индуктивном характере нагрузки. В этом случае инициируется токовая форма вторичного пробоя (безынерционная), сопровождаемого локальным тепловым пробоем.
