El transistor NPN tarda en apagarse incluso cuando se opera fuera de la región de saturación

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Actualmente estoy estudiando cómo reaccionan los transistores y se comportan ante señales simples. Tengo el siguiente circuito:

Seaplicaunaondacuadradadeaproximadamente83kHz.Eltransistorutilizadoesun 2N5551 . Los valores de resistencia se eligieron cuidadosamente para intentar evitar la saturación del transistor. Sin embargo, con esta configuración, se sigue experimentando un tiempo de apagado lento. Las mediciones se tomaron con un osciloscopio de PC y se muestran a continuación. Los datos completos pueden encontrarse aquí .

Elejeyeselvoltaje,elejexeseltiempo.Todoslosnivelesdevoltajesonrelativosatierra.Las3imágenesnoestánalineadasenelmismopuntoeneltiempo,perolaseñaldelrelojdeberíaayudaracompararlosgráficos.Unciclocompletoesdealrededorde12microsegundos,yeltiempodeencendidoyapagadodelaseñaldelrelojesde6microsegundosdeduración.Laseñalderelojsegeneróconuntemporizador555,elciclodetrabajoesmuycercanoal50%.

ComosepuedeobservarenelgráficoColectoryreloj,cuandoelrelojpasaa0V,eltransistorpermaneceencendidodurantecasi3microsegundosantesdequeseapagueporcompletoyelcolectorseasienteen5V.EstotambiénsepuedeobservarenelgráficoBaseandClock,dondelabasedeltransistorestáaaproximadamente0,75Vdurantecasi3microsegundosantesdecomenzarlatransicióna0V.ElgráficoRecopiladoryBaseayudaamostrarqueeltransistornoestáfuncionandoenlaregióndesaturacióndesdeVb<=Vc.VcparececaerpordebajodeVbporuntiempomuycorto,peronocreoqueestoestécausandosaturación.Dehecho,undiodoSchottkynoayudaríaenabsolutoyaquelosvoltajesestánmuycercaunodelotro.Porlotanto,estonodeberíaserunproblemadetiempodealmacenamiento.Tambiénhedescartadoquelacapacitanciadeentradadeltransistor(deunmáximode20pf)seaelproblema,yaquecreoqueveríaretrasossimilareseneltiempodeencendidoenesecaso.Además,laconstantedetiempoRCseríade0,3microsegundos(5RC=1.5us)enlaentrada.

¿Cuálpodríaserelproblema?

Editar/Actualizado

Despuésdela respuesta aceptada , agregar un diodo inverso a través de la resistencia de base resolvió el problema. Los gráficos actualizados se pueden encontrar en el mismo document , debajo Hoja de seguimiento Para mayor comodidad, a continuación se muestra la imagen actualizada del gráfico del recopilador y del reloj:

    
pregunta Kevin

2 respuestas

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Es probable que el problema principal sea la capacitancia de Miller (internamente 10 pf o menos entre el colector y la base) y la resistencia de control de la base de 15 kohm. El tiempo de CR será de 150 ns debido a eso solo y seguirá enviando corriente a la base durante varios tiempos de CR mientras el transistor intenta apagarse.

Intente colocar un diodo inverso en la resistencia de 15 kohm, de modo que cuando la entrada se agote, elimine la carga a través del diodo en lugar de hacerlo a través del lento 15 kohm.

También consideraría usar un divisor potencial en la base para enviar una señal de impedancia más baja a la base. Si el reloj tiene 3.9 voltios, puede dividirlo a aproximadamente 1 voltio con un 4k7 a través de la base y el emisor para ver qué mejora hace.

    
respondido por el Andy aka
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A una corriente de colector de 30 miliamperios (5 V / 220 ohmios), el GM (la transconductancia es 1 y la 'reacción' es 1/1 = 1, por lo que la ganancia de voltaje es 220/1.

Con una ganancia de voltaje de 220, la capacitancia de entrada es 220 * 10 pf (si 10 pF es la Cob), o 2,200 pF.

El indicador de tiempo de 15,000 ohms y 2,200 pF es de casi 40 microsegundos.

Una constante de tiempo es un cambio del 63% en el voltaje. No necesitamos un cambio del 63% en el voltaje de base para apagar, pero ¿necesitamos un factor de 10? en corriente de colector, que requiere 58 milivoltios delta-Vbaseemitter (a temperatura ambiente).

    
respondido por el analogsystemsrf

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