晶体管开关时间的测量

晶体管开关时间的测量 晶体管开关时间是标志晶体管开关特性的一个极其重要的参数。当晶体管作为开关应用时，其开关时间将直接影响电路的工作频率和整机性能。 本实验通过测量双极性晶体管的开关时间，熟悉开关时间的测试原理，掌握开关时间的测试方法、研究测试条件变化对晶体管开关时间的影响。 一、实验原理 图 1 是典型的NPN 晶体管开关电路，图中LR 和BR 分别为负载电阻和基极偏置电阻、-BBV和+CCV分别为基极和集电极的偏置电压。 如果给晶体管基极输入一脉冲信号bV ，基极和集电极电流bi 和ci 的波形、如图 2 所示。 图 1 晶体管开关电路示意图 图 2 开关晶体管输入.输出波形 当基极无信号输入时，由于负偏压BBV的作用，使晶体管处于截止状态，集电极只有很小的反向漏电流即CEOI通过，输出电压接近于电源电压+CCV。此时晶体管相当于一个断开开关。 0 )(tVb t 2BI 1BI )(tibt 0 t0 t1 t2 t3 t4 t5 1cI 0 t )(tic 19.0cI 11.0cI +CCV oV tV BR LR BBV 当给晶体管输入正脉冲BV 时，晶体管导通。若晶体管处于饱和状态，则输出电压为饱和电压CESV，集电极电流为饱和电流CSI。此时，晶体管相当一个接通的开关。 由图2 可以看出：当输入脉冲BV 加入时，基极输入电流立刻增加到1BI、但集电极电流要经过一段延迟时间才增加到CSI，当输入脉冲去除时，基极电流立刻变到反向基极电流2BI，而集电极电流也经过一段延迟时间才逐渐下降。 在实际测量中，如果使用双踪示波器，观察的是输入电压和输出电压的波形，如图3 所示。 晶体管开关时间参数一般是按照集电极电流Ci 的变化来定义： 延迟时间dt ：从脉冲信号加入到Ci 上升到0.1CSI。 上升时间rt ：Ci 从0.1CSI上升到0.9CSI 存储时间st ：从脉冲信号去除到Ci 下降到0.9CSI 下降时间ft ：Ci 从0.9CSI下降到0.1CSI 其中dt +rt 即开启时间ont 、st +ft 即关闭时间offt，本实验所要测量的开关时间就是根据这个定义的开关时间，按这种定义方法测量开关时间比较方便。 当晶体管作为开关应用时，可以把晶体管看作是一个“电荷控制”器件，根据少数载流子连续性方程可以推导出电荷控制分析的基本方程 nbbtbQiddQ （1） 试中bQ 是存储在基区中电子的总电荷，n 是基区中电荷寿命。 根据延迟时间的定义，在延迟时间内，发射结偏压将由-BBV上升到微导通电压JOV（约 0.5V），集电结反向偏压由（CCV+BBV）减小到（CCV-JOV）...