¿Qué parámetros en la hoja de datos dan información sobre la calidad de respuesta a pasos de un BJT?

Por lo general, la capacitancia es la causa de los problemas, y generalmente la capacitancia del molinero es la principal culpable. La capacitancia del molinero se realiza internamente desde el colector a la base y si la base se impulsa desde una alta impedancia (10k en su diagrama - realmente bastante alto para esperar un rendimiento decente) la capacitancia del molinero forma un filtro de paso bajo con la resistencia de entrada.

Si el molinero C es 10pF y la resistencia de entrada es 10kohm, estos dos componentes forman un filtro de paso bajo con un corte en: -

\ $ f_C = \ dfrac {1} {2 \ pi R C} \ $ = 1.59 MHz.

Intente reducir la resistencia de entrada de 10k ohmios a algo más sensible como 330 ohmios y vea la diferencia. Simulé un BC817 como lo dibujó y tomó aproximadamente 2.3us llegar a 11 voltios cuando se apagó. Con una resistencia de entrada de 1k tomó menos 0.33us. Con 330 ohmios tomó alrededor de 0.25us.

Si bajé la carga del colector a 1k y mantuve la resistencia de entrada de 330 ohmios, tomó aproximadamente 0.09us.

La reducción de estas resistencias sirve para reducir el efecto de la capacitancia del molinero (entre otras cosas).

En la mayoría de las hojas de datos hay una sección llamada 'características dinámicas' o 'características de cambio' (o ambas). También hay algunos parámetros que pueden estar en 'características de pequeña señal'.

Los parámetros importantes que debe verificar son:

• tiempo de retraso / aumento / caída: significan exactamente lo que son: tiempos de cambio
• producto de ancho de banda de ganancia actual: por encima de esta parte de frecuencia no se amplificará en absoluto (la ganancia es menor que uno), a media frecuencia tendrá una ganancia de dos, etc.
• entrada / salida / etc. Capacitancias: afectan la impedancia del circuito, por ejemplo. la resistencia de base con capacitancia de entrada formará un filtro de paso bajo con una frecuencia de corte específica.

Tenga en cuenta que, si el fabricante diseñó un transistor para el modo lineal, las características de conmutación pueden ser sorprendentemente malas. P.ej. Como ve, el tiempo de apagado del transistor puede ser muy largo en comparación con el tiempo de encendido. Esto se debe a la gran cantidad de portadores menores en el área base, que necesitan un tiempo significativo para recombinarse. Este efecto puede reducirse e. sol. conduciendo la base con voltaje negativo cuando se apaga.

Mire y simule el siguiente esquema para ver cómo los cambios en la conducción afectan el rendimiento del cambio

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La capacitancia interna es parte del problema, como dicen Andy y nidhin. Esto afecta el componente de tiempo de aumento del tiempo de conmutación, lo que hace que un gran dispositivo de alta capacitancia como el 2N3055 sea más lento que el BC547.

Pero varias de las curvas de conmutación muestran que algo más está sucediendo: un largo retraso antes de que comience la conmutación; seguido de un tiempo de subida relativamente rápido. Estos transistores están saturando: un vistazo rápido al esquema muestra Ib = Ic (aprox.) Y la saturación se define como Ib > = Ic * 0.1.

Esencialmente, un transistor de saturación almacena la carga en la región base, y cuando se elimina la corriente base, la carga restante es atraída por el colector por Vce, pero Vce está cerca de 0, por lo que la atracción es débil y el transistor sigue conduciendo hasta que la carga se disipe.

Los transistores de conmutación rápida se diseñarán para minimizar este almacenamiento de carga.

Esta Q & A da parte de la historia de fondo sobre la saturación y una posible solución, que podría ser interesante probar en uno de los transistores de saturación (por ejemplo, traza verde: ¿BC337?) para ver si se mejora su velocidad de conmutación.

Mucho dependerá del transistor. Si el fabricante espera que se utilizará mientras lo esté utilizando, habrá una sección de la hoja de datos con la etiqueta "Características de conmutación", que consistirá en demoras, almacenamiento, tiempos de subida y bajada, además de las condiciones en las que se encuentran. especificado.

Si no hay tal sección en la hoja de datos, es una buena apuesta que no quiera usarla para cambiar. En el caso del BC817, no tengo idea de por qué se comporta mal. Tiene un excelente rendimiento de saturación, y su producto de ancho de banda de ganancia (también conocido como frecuencia de transición) es aproximadamente 1/3 de un 2N3904 o 2N2222.

No puedo leer tus gráficos: el texto es demasiado pequeño, por lo que no puedo saber qué rastro pertenece a qué transistor.

Creo que es la capacitancia interna la que causa el retraso. El tiempo de subida aumenta a medida que aumenta esta capacitancia. No estoy seguro de que todas las hojas de datos proporcionen estos datos.

He visto algunas hojas de datos que mencionan la capacitancia de entrada y la capacitancia de salida (por ejemplo, BC547 ).

En circuitlab, el valor de la capacitancia de la unión del emisor ( C_JE0 ) y la capacitancia de la unión del colector ( C_JC0 ) se da en el parámetro de los transistores. Entonces, puede ser que pueda comparar los transistores utilizados en función de los valores de capacitancia y, por lo tanto, hacer una inferencia porque no estoy seguro al 100%.