एनपीएन ट्रांजिस्टर में मैं समय पर टर्न ऑफ और बराबर कैसे कर सकता हूं?

Question

मेरे पास एक सरल एनपीएन स्विच है, आरेख देखें।

मैं इस ट्रांजिस्टर के आधार पर एक 100KHz वर्ग तरंग (TTL) को खिलाता हूं और यह बहुत तेज (कुछ nSec) पर मुड़ता है, लेकिन यह जितनी तेजी से बंद नहीं होता है, इसे बंद करने के लिए लगभग 2uSec लगता है। (मैं इस सर्किट के कलेक्टर को देख रहा हूं)। डायोड एक लेजर है, ट्रांजिस्टर मिल NPN ( डेटशीट ) से चलाया जाता है । मैंने ओनसेमी के एक और एनपीएन के साथ भी कोशिश की, जो तेज है (कम से कम मैं जो सोचता हूं) वही कहानी।

क्यों ट्रांजिस्टर तेजी से बंद नहीं करता है?

मैं इसे कुछ nSec में कैसे बंद कर सकता हूं?

क्या इस मामले में NPN की तुलना में MOSFET का उपयोग करना बेहतर है?

** अद्यतन करें **

मैंने उस NA संधारित्र पैड के बजाय 1K जोड़ा है और तेजी से BJT का उपयोग किया है, चीजों में थोड़ा सुधार हुआ है। (वास्तव में, मैंने पाया है कि BJT समान गति है लेकिन कम कलेक्टर उत्पादन समाई, 2pF बनाम 6pF)। वैसे भी, अब मैं लगभग 120nSec को बंद कर रहा हूं। मैं यहां से एक स्पीड अप कैप और रिपोर्ट परिणाम जोड़ूंगा।

Comments

संधारित्र के साथ क्या है?

— मजेंको

@Majenko pls इसे अनदेखा करें, यह जुड़ा नहीं है, इसलिए NA संकेतन। मैंने वहाँ लगाई क्योंकि कोई सुझाव दे सकता है कि वहाँ कोई रोकनेवाला लगा दे या वहाँ एक टोपी आदि जोड़ दे

— फ्रैंक

@Frank संधारित्र के स्थान पर अवरोधक क्यों नहीं है?

— आंद्रेजाको

@AndrejaKo कि अवरोधक मेरे मामले में इतना महत्वपूर्ण नहीं है क्योंकि मैं या तो उच्च या निम्न खींचता हूं, कभी अज्ञात राज्य नहीं। उस टोपी के स्थान पर रोकनेवाला आमतौर पर राज्य को ज्ञात करता है, मुझे किसी अन्य उद्देश्य के बारे में पता नहीं है।

— फ्रैंक

@Frank यहाँ कुछ उत्तर अन्यथा सुझाव देते हैं। मैं देखूंगा कि क्या मैं उन्हें खोद सकता हूं।

— आंद्रेजाको

Answer 1

एक बार जब आप बुनियादी बातों को हल कर लेते हैं तो तेजी से BJT मदद करेगा।

दो (शायद) नए चमत्कार काम करने वाले दोस्त हैं जो आपको मिलना चाहिए।

• विरोधी संतृप्ति Schottky दबाना

• स्पीडअप संधारित्र।

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• (1) आधार से कलेक्टर
  (Anode to base, कैथोड से कलेक्टर) के लिए एक छोटा सा Schottky डायोड कनेक्ट करें , ताकि ट्रांजिस्टर बंद होने पर डायोड रिवर्स बायस्ड हो।

  जब कलेक्टर पर ट्रांजिस्टर चालू होता है, तो आधार के नीचे एक Schottky "जंक्शन" ड्रॉप से ​​अधिक नहीं गिर सकता है। ट्रांजिस्टर यह संतृप्ति में नहीं जा सकता है और संचित चार्ज बहुत छोटा होता है इसलिए चालू बंद से छुटकारा पाने के लिए तेज होता है। इसका उदाहरण यहाँ से

Schottky TTL के लिए आंतरिक ब्लॉक आरेखों को देखें। ध्यान दें कि यह कैसे तुलना करता है। यह मुख्य रूप से है जो Shottky TTL को मानक TTL से अधिक तेज़ बनाता है।

• (2) रोकनेवाला के साथ समानांतर में एक छोटा संधारित्र कनेक्ट करें।
  इसे "स्पीडअप कैपेसिटर" के रूप में जाना जाता है।
  बढ़िया है :-)। बंद से बेहतर है, लेकिन दोनों तरह से एक भूमिका है।
  यह टर्नऑफ पर बेस एमिटर जंक्शन कैपेसिटेंस से "स्वीप चार्ज" करने में मदद करता है और टर्न ऑन में चार्ज प्राप्त करने में मदद करता है। नीचे दिए गए उदाहरण के अनुसार यहाँ से । यह पृष्ठ बहुत देखने लायक है।

वे ध्यान दें (पृष्ठ पर अधिक सार्थक सामग्री)

• भंडारण का समय कम करना । सबसे बड़ी समग्र देरी भंडारण समय है।
  जब बीजेटी संतृप्ति में होता है, बेस क्षेत्र चार्ज वाहक से भर जाता है। जब इनपुट कम हो जाता है, तो इन चार्ज कैरियर्स को क्षेत्र छोड़ने के लिए लंबा समय लगता है और घटने वाली परत बनने लगती है। जितना समय लगता है, वह तीन कारकों का एक कार्य है:

  डिवाइस की भौतिक विशेषताओं।

  चिह्न का प्रारंभिक मूल्य

  आधार पर लागू रिवर्स बायस वोल्टेज का प्रारंभिक मूल्य।

  एक बार फिर, हम पहले कारक के बारे में बहुत कुछ नहीं कर सकते, लेकिन हम अन्य दो के बारे में कुछ कर सकते हैं। यदि हम संतृप्ति के ठीक नीचे रख सकते हैं, तो बेस क्षेत्र में चार्ज वाहक की संख्या कम हो जाती है और ऐसा ही है। हम ट्रांजिस्टर के लिए एक उच्च प्रारंभिक रिवर्स पूर्वाग्रह लागू करके भी कम कर सकते हैं।

  पतझड़ का समय। वृद्धि के समय की तरह, पतन समय () ट्रांजिस्टर की भौतिक विशेषताओं का एक कार्य है, और इसके मूल्य को कम करने के लिए हम कुछ भी नहीं कर सकते हैं।

  इन सभी कथनों को एक साथ रखते हुए, हम देखते हैं कि देरी और भंडारण के समय को कम किया जा सकता है:

  (देरी समय को कम करने के लिए) का एक उच्च प्रारंभिक मूल्य लागू करना जो ट्रांजिस्टर को संतृप्त करने के लिए आवश्यक कुछ मूल्य से कम हो जाता है (भंडारण समय कम करने के लिए)। एक उच्च प्रारंभिक रिवर्स पूर्वाग्रह (भंडारण समय कम करने के लिए) को लागू करना जो ट्रांजिस्टर को कटऑफ में रखने के लिए आवश्यक न्यूनतम मूल्य (विलंब समय को कम करने के लिए) के लिए व्यवस्थित होता है। मूल BJT स्विच में एकल संधारित्र जोड़कर इन सभी शर्तों को पूरा करना संभव है। यह संधारित्र, जिसे गति-संधारित्र कहा जाता है, आधार अवरोधक से जुड़ा हुआ है जैसा कि चित्र 19-7 में दिखाया गया है। आकृति में तरंगें संधारित्र को सर्किट में जोड़ने का परिणाम हैं।

  जब शुरू में उच्च जाता है, संधारित्र चारों ओर एक शॉर्ट सर्किट की तरह काम करता है। नतीजतन, इनपुट सिग्नल को एक संक्षिप्त इंस्टेंट के लिए सीधे आधार पर युग्मित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उच्च प्रारंभिक वोल्टेज स्पाइक को आधार पर लागू किया जाता है, जिससे उच्च प्रारंभिक मूल्य प्राप्त होता है। जैसे ही संधारित्र चार्ज होता है, उस बिंदु तक घट जाता है जहां संतृप्ति बिंदु के ठीक नीचे आयोजित किया जाता है।

  जब इनपुट पहले ऋणात्मक हो जाता है, तो स्पीड-अप कैपेसिटर पर चार्ज बेस को –5 V तक ड्राइव करता है। यह ट्रांजिस्टर को जल्दी से कटऑफ में पहुंचाता है। जैसे ही कैपेसिटर डिस्चार्ज होता है, बेस वोल्टेज 0 वी पर लौट आता है। यह सुनिश्चित करता है कि बेस-एमिटर जंक्शन भारी उलट पक्षपाती नहीं है। इस तरह, स्विचिंग समय को कम करने के सभी वांछित मानदंड पूरे किए जाते हैं।

• (३) देखें कि कैसे जाता है । यदि बहुत अच्छा नहीं है तो हम देख सकते हैं कि क्या हम कुछ पुनर्योजी ड्राइव जोड़ सकते हैं।

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LSTTL और भी तेज़ दोस्त:

चेतावनी !!!!!!!!!!!! यहाँ
देख रहे हैं कि नीचे का चित्र कहाँ से आया है,
यह आपके और आपके टांका लगाने वाले लोहे और / या ब्रेडबोर्ड के परिणाम के लिए उत्तरदायी है जो पूरी रात जागते रहते हैं :-)।
कई अच्छे विचार।
आप एक मिलर हत्यारा कर सकते हैं? :-)।

ध्यान दें कि कम शक्ति वाले Schottky Schottky डायोड का उपयोग करते हैं जबकि पहले Schottky TTL ने Schottky ट्रांजिस्टर का उपयोग किया था - एक स्पष्ट कदम पीछे की ओर।

Comments

यदि आपके पास वसा पर्याप्त नहीं है, तो टांका लगाने वाला लोहा पकड़ें और अंतिम दस्तावेज़ में देखें :-) ...।

— रसेल मैकमोहन

स्पीड-अप कैपेसिटर ऑपरेशन सीधे इनपुट को प्रभावित करता है, इस प्रकार डेवलपर को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि इस BJT सर्किट के इनपुट से जुड़ा आउटपुट (स्रोत) डिवाइस स्पीड-अप कैपेसिटर युक्त हो, जो बदलावों के दौरान आवश्यक करंट प्रदान करने में सक्षम हो और इसमें खराबी न हो। वर्तमान स्रोत के उदय / गिरावट के समय पर बहुत निर्भर है। इन मुद्दों के कारण, यह कैप ऑपरेशन सर्किट के इनपुट के साथ समानांतर में जुड़े अन्य उपकरणों के उचित संचालन को प्रभावित कर सकता है।

— अनाम

Answer 2

मुझे लगता है कि आपकी समस्या यह है कि स्विच करने पर आपका BJT संतृप्त हो जाता है। इसका मतलब है कि कलेक्टर के माध्यम से जाने वाला वर्तमान नियंत्रण आधार के माध्यम से जाने वाले नियंत्रण वर्तमान द्वारा सीमित नहीं है, लेकिन कलेक्टर पथ में वर्तमान सीमित अवरोधक द्वारा सीमित है।

यानी एक ही बेस करंट के साथ ट्रांजिस्टर कलेक्टर के माध्यम से जाने वाले अधिक करंट को स्वीकार कर सकता है।

यदि यह मामला है, तो ट्रांजिस्टर का टर्न ऑफ समय सापेक्ष रूप से लंबा होगा (यदि मैं सही तरीके से याद करता हूं, तो इसका कारण यह है कि तब आधार क्षेत्र में प्रभार मुख्य रूप से प्रसार द्वारा बह जाएंगे जो एक धीमी शारीरिक प्रक्रिया है)।

आप इस स्थिति को आसानी से निम्नलिखित सर्किट में बदल सकते हैं:

अब एमिटर के माध्यम से जाने वाला करंट (जो केवल वें कलेक्टर से गुजरने वाले की तुलना में थोड़ा अधिक होता है), एमिटर को एक ऐसे स्तर तक बढ़ा देगा जो बेस को करंट को सिर्फ इतना छोटा कर देगा कि यह कलेक्टर के माध्यम से जाने वाले करंट का सीमित कारक होगा । तो ट्रांजिस्टर अभ्यस्त किसी भी अधिक संतृप्त किया जाएगा और जल्दी बंद हो जाएगा।

इस सर्किट का एक और फायदा भी है:
यह सर्किट तब अधिक स्थिर होगा जब ट्रांजिस्टर गर्म होता है और अधिक प्रवाहकीय हो जाता है (सेमीकंडक्टर्स गर्म होने पर अधिक प्रवाहकीय हो जाते हैं)। वर्तमान अभ्यस्त बहुत बदल जाता है (आपके पहले सर्किट में यह होगा)।

विदित हो कि वर्तमान में आपूर्ति वोल्टेज पर निर्भर नहीं है, लेकिन नियंत्रण वोल्टेज (विन) पर निर्भर है।

EDIT1:

आधार पर आरबी अवरोधक होने दें (एक छोटा मान हो सकता है; यहां तक ​​कि 0 ओम)
रि-रोकनेवाला को एमिटर
Vbe बेस-एमिटर-वोल्टेज (सी ट्रांजिस्टर के लिए 0.7 वी)
बी वर्तमान प्रवर्धन (सीए। 50..100):
Ie = b * इब एमिटर करंट; आईसी = आइई - आईबी के लगभग बराबर

विन = आरबी * इबी + वबे + आईई * रे

Ie के लिए हल:

Ie = (विन - वबी) / (आरबी / बी + रे)

आरबी / बी बहुत छोटा होगा; आरोपित किया जा सकता है, इसलिए
Ie = (विन - व्बे ) / रे

EDIT2:

मैंने दोनों सर्किट वेरिएंट की कुछ वास्तविक दुनिया मापी:

बाएं संस्करण संतृप्त ट्रांजिस्टर (ए) के साथ एक है।
सही संस्करण गैर-संतृप्त ट्रांजिस्टर (बी) के साथ एक है।
दोनों वेरिएंट में स्विच्ड करंट लगभग एक जैसा है।

लेकिन अब देखिए कि (ए):
सीए को चालू करने में कितना समय लगता है । सीएच 1 (बेस वोल्टेज; नीला) और सीएच 2 (एमिटर करंट; ग्रीन) के किनारे के बीच 1.5s;

... और (बी):
सीएच 1 (बेस वोल्टेज; नीला) और सीएच 2 (उत्सर्जक वर्तमान; हरा:) के किनारे के बीच लगभग कोई देरी नहीं;

Comments

हमें कैसे पता चलेगा कि वर्तमान डायोड से होकर गुजर रहा है? उस सीमित अवरोधक का पूरा उद्देश्य वर्तमान को नियंत्रित करना था, आपका दृष्टिकोण सरल तर्क को थोड़ा अलग बनाता है। क्या आप विस्तृत करेंगे?

— फ्रैंक

रोकनेवाला अभी भी करंट को नियंत्रित करता है, लेकिन अब यह बेस करंट को प्रभावित करके करता है। अपने संपादित उत्तर में मैंने दिखाया कि कैसे।

— दही

Answer 3

यहाँ समस्या BJT के स्विचिंग की असममित प्रकृति है।

यदि स्विचिंग थ्रेशोल्ड न्यूनतम और अधिकतम बेस वोल्टेज के बीच आधे से कम है तो ट्रांजिस्टर को स्विच ऑफ की तुलना में स्विच करने में कम समय लगेगा। यदि यह आधे से अधिक है तो यह स्विच ऑफ होने की तुलना में तेजी से बंद हो जाएगा।

उदाहरण के लिए, सरलीकृत ग्राफ पर इस पर एक नज़र डालें जिन्हें मैंने बाहर निकाला है:

जैसा कि आप देख सकते हैं, जैसा कि बेस वोल्टेज स्विच थ्रेशोल्ड से ऊपर उठता है ट्रांजिस्टर स्विच ऑन करता है। यह तब तक रहता है जब तक आधार फिर से स्विच थ्रेशोल्ड से नीचे गिर जाता है। चूंकि यह आधे रास्ते से नीचे है, इसलिए उस बेस वोल्टेज को स्विच थ्रेशोल्ड तक पहुंचने में अधिक समय लगता है, जब स्विच ऑन किया गया था।

आधार और जमीन के बीच एक रोकनेवाला जोड़कर आप एक वोल्टेज विभक्त बनाते हैं। यह बेस वोल्टेज की सीमा को कम करता है जिससे बेस वोल्टेज को स्विचिंग दहलीज के चारों ओर समरूपता के करीब लाया जा सकता है।

जब एक एम्पलीफायर के रूप में चल रहा है, तो आप बेस वोल्टेज को स्विचिंग ज़ोन में फिट करने का लक्ष्य रखते हैं, ताकि ट्रांजिस्टर या तो पूरी तरह से या पूरी तरह से बंद न हो, लेकिन उस तंग स्विचिंग ज़ोन के आसपास हेरफेर किया जा रहा है।

_{डिस्क्लेमर: हां, मुझे पता है कि यह बहुत सरल है, लेकिन यह ओपी को गणित और फॉर्मूला के साथ नीचे किए बिना मूल सिद्धांत को प्राप्त करता है।}

Answer 4

मेरे पास एक समान सर्किट है, एमिटेटर और डिटेक्टर के बीच रखा गया एक उच्च अवरोधक इसका कारण सर्किट को लीक करना और तोड़ना है, आपके रोकनेवाला का आकार बहुत महत्वपूर्ण है

Answer 5

बेस एमिटर जंक्शन संतृप्त होने के कारण ट्रांजिस्टर तेजी से बंद नहीं होगा।

मैंने इसे पहले देखा है और बस ट्रांजिस्टर के स्थान पर एक nmos- भ्रूण रखा है। सिग्नल को नियंत्रित करने के लिए GND गेट का स्रोत (100ohms श्रृंखला में पर्याप्त से अधिक बड़ा होगा) Drain to LED।

यह आपको 10 के नैनोसेकंड में चालू और बंद करने की अनुमति देनी चाहिए