Comment puis-je désactiver et activer le temps égal dans un transistor NPN?

J'ai un simple commutateur NPN, voir le schéma.

J'alimente une onde carrée de 100 KHz (TTL) à la base de ce transistor et il s'allume très très rapidement (quelques nSec) mais il ne s'éteint pas aussi vite, il faut presque 2uSec pour qu'il s'éteigne. (Je regarde le collecteur de ce circuit). La diode est un laser, le transistor sort du broyeur NPN ( fiche technique ). J'ai également essayé avec un autre NPN de ONSemi qui est plus rapide (du moins ce que je pense) même histoire.

Pourquoi le transistor ne se ferme pas aussi vite?

Comment puis-je le désactiver en quelques nSec?

Est-il préférable d'utiliser un MOSFET que NPN dans ce cas?

** MISE À JOUR **

J'ai ajouté un 1K au lieu de ce tampon de condensateur NA et j'utilise un BJT plus rapide, les choses se sont un peu améliorées. (En fait, j'ai trouvé que le BJT a une vitesse similaire mais une capacité de sortie de collecteur inférieure, 2pF contre 6pF). Quoi qu'il en soit, je vois maintenant désactiver environ 120 nSec. Je vais ajouter un plafond d'accélération et rapporter les résultats d'ici.

Un BJT plus rapide vous aidera probablement une fois que les principes fondamentaux seront triés.

Il y a deux (probablement) nouveaux amis miracles que vous devriez rencontrer.

• Pince Schottky anti saturation

• Condensateur d'accélération.

• (1) Connectez une petite diode Schottky de la base au collecteur
  (anode à la base, cathode au collecteur), de sorte que la diode soit polarisée en inverse lorsque le transistor est bloqué.

  Lorsque le transistor est activé, le collecteur ne peut pas tomber plus d'une chute de "jonction" Schottky sous la base. Le transistor ne peut pas entrer en saturation et la charge accumulée est beaucoup plus petite, il est donc plus rapide de s'en débarrasser à l'arrêt. Exemple d' ici

Regardez les schémas fonctionnels internes de Schottky TTL. Notez comment cela se compare. C'est principalement ce qui permet au Shottky TTL d'être plus rapide que le TTL standard.

• (2) Connectez un petit condensateur en parallèle avec la résistance.
  C'est ce qu'on appelle un "condensateur d'accélération".
  Ça m'a l'air bien :-). Mieux pour on que pour off mais a un rôle dans les deux sens.
  Il aide à «balayer la charge» hors de la capacité de jonction de l'émetteur de base à la mise hors tension et à y charger à la mise sous tension. Comme par exemple ci-dessous à partir d'ici . Cette page vaut vraiment la peine d'être consultée.

Ils notent (matériel plus intéressant sur la page)

• Réduction du temps de stockage . Le délai global le plus important est le temps de stockage.
  Lorsqu'un BJT est en saturation, la région de base est inondée de porteurs de charge. Lorsque l'entrée diminue, il faut beaucoup de temps à ces porteurs de charge pour quitter la région et permettre à la couche d'épuisement de commencer à se former. Le temps que cela prend est fonction de trois facteurs:

  Les caractéristiques physiques de l'appareil.

  La valeur initiale de Ic

  La valeur initiale de la tension de polarisation inverse appliquée à la base.

  Encore une fois, nous ne pouvons pas faire grand-chose pour le premier facteur, mais nous pouvons faire quelque chose pour les deux autres. Si nous pouvons maintenir juste en dessous de la saturation, alors le nombre de porteurs de charge dans la région de base est réduit et il en est de même. Nous pouvons également réduire en appliquant une polarisation inverse initiale élevée au transistor.

  Temps de chute. Comme le temps de montée, le temps de descente () est fonction des caractéristiques physiques du transistor, et nous ne pouvons rien faire pour réduire sa valeur.

  En rassemblant toutes ces déclarations, nous voyons que le délai et le temps de stockage peuvent être réduits par:

  Appliquer une valeur initiale élevée de (pour réduire le temps de retard) qui se stabilise à une valeur inférieure à celle requise pour saturer le transistor (pour réduire le temps de stockage). Appliquer une polarisation inverse initiale élevée (pour réduire le temps de stockage) qui s'établit à la valeur minimale requise pour maintenir le transistor en coupure (pour réduire le temps de retard). Il est possible de remplir toutes ces conditions simplement en ajoutant un seul condensateur à un interrupteur BJT de base. Ce condensateur, appelé condensateur d'accélération, est connecté aux bornes de la résistance de base comme le montre la figure 19-7. Les formes d'onde de la figure sont le résultat de l'ajout du condensateur au circuit.

  Lorsqu'il monte initialement, le condensateur agit comme un court-circuit. En conséquence, le signal d'entrée est couplé directement à la base pendant un bref instant. Il en résulte une pointe de tension initiale élevée appliquée à la base, générant une valeur initiale élevée de. Au fur et à mesure que le condensateur se charge, diminue au point où il est maintenu juste en dessous du point de saturation.

  Lorsque l'entrée devient négative pour la première fois, la charge sur le condensateur d'accélération entraîne brièvement la base à –5 V. Cela entraîne rapidement le transistor en coupure. Dès que le condensateur se décharge, la tension de base revient à 0 V. Cela garantit que la jonction base-émetteur n'est pas fortement polarisée en inverse. De cette manière, tous les critères souhaités pour réduire le temps de commutation sont remplis.

• (3) Voyez comment ça se passe . Si ce n'est pas assez bon, nous pouvons voir si nous pouvons ajouter un entraînement régénératif ensuite.

LSTTL et des amis encore plus rapides:

Attention !!!!!!!!!!!!
Si vous regardez ici d' où provient le diagramme ci-dessous,
vous et votre fer à souder et / ou votre planche à pain resteront éveillés toute la nuit :-).
Beaucoup de bonnes idées.
Pouvez-vous faire un tueur Miller? :-).

Notez que Schottky basse consommation utilise des diodes Schottky tandis que le TTL Schottky précédent utilisait des transistors Schottky - un pas en arrière apparent .

Je suppose que votre problème est que votre BJT est saturé lorsqu'il est allumé. Cela signifie que le courant traversant le collecteur n'est PAS limité par le courant de commande traversant la base mais par la résistance de limitation de courant dans le chemin du collecteur.

C'est-à-dire qu'avec le même courant de base, le transistor pourrait admettre plus de courant traversant le collecteur.

Si tel est le cas, le temps de coupure du transistor sera relativement long (si je me souviens bien, la raison en est que les charges dans la région de base seront balayées principalement par diffusion, ce qui est un processus physique assez lent).

Vous pouvez changer cette situation facilement en suivant le circuit:

Maintenant, le courant traversant l'émetteur (qui n'est que légèrement supérieur à celui passant par le collecteur) élèvera l'émetteur à un niveau qui rend le courant de base juste assez petit pour qu'il soit le facteur limitant du courant traversant le collecteur. . Ainsi, le transistor ne sera plus saturé et s'éteindra plus rapidement.

Il y a aussi un autre avantage de ce circuit:
ce circuit sera plus stable lorsque le transistor se réchauffera et deviendra plus conducteur (les semi-conducteurs deviennent PLUS conducteurs lorsqu'ils sont chauffés). Le courant ne changera pas beaucoup (dans votre premier circuit, il le fera).

Sachez que le courant ne dépend plus de la tension d'alimentation, mais de la volatilité de contrôle (Vin).

EDIT1:

Soit une
résistance Rb à la base (peut être une petite valeur; même 0 Ohms)
Re une résistance à l'émetteur
Vbe tension base-émetteur (environ 0,7 V pour les transistors Si)
b amplification du courant (environ 50..100)
Ie = b * Courant émetteur Ib; presque égal à Ic = Ie - Ib

Vin = Rb * Ib + Vbe + Ie * Re

Résoudre pour Ie:

Ie = (Vin - Vbe) / (Rb / b + Re)

Rb / b sera très petit; peut être négocié, donc
Ie = (Vin - Vbe) / Re

EDIT2:

J'ai fait des mesures réelles des deux variantes de circuits:

La version de gauche est celle avec le transistor saturé (A).
La bonne version est celle avec transistor non saturé (B).
Dans les deux variantes, le courant commuté est à peu près le même.

Mais regardez maintenant combien de temps il faut pour couper le courant en (A):
ca. 1,5 µs entre le bord de CH1 (tension de base; bleu) et CH2 (courant d'émetteur; vert):

... et en (B):
presque aucun délai entre le bord de CH1 (tension de base; bleu) et CH2 (courant d'émetteur; vert):

Le problème ici est la nature asymétrique de la commutation d'un BJT.

Si le seuil de commutation est inférieur à mi-chemin entre la tension de base minimale et maximale, le transistor mettra moins de temps à se mettre en marche qu'à s'éteindre. S'il est à mi-chemin, il s'éteindra plus rapidement qu'il ne s'éteint.

Par exemple, jetez un œil à ce graphique simplifié que j'ai griffonné:

Comme vous pouvez le voir, lorsque la tension de base dépasse le seuil de commutation, le transistor se met en marche. Il reste allumé jusqu'à ce que la base redescende en dessous du seuil de commutation. Comme c'est en dessous du point à mi-chemin, il faut plus de temps pour que la tension de base atteigne le seuil de commutation que lors de la mise sous tension.

En ajoutant une résistance entre la base et la masse, vous créez un diviseur de tension. Cela réduit la plage de la tension de base pour rapprocher les tensions de base de la symétrie autour du seuil de commutation.

Lorsque vous travaillez en tant qu'amplificateur, vous visez à adapter les tensions de base dans la zone de commutation, de sorte que le transistor ne soit jamais complètement activé ou complètement désactivé, mais qu'il est manipulé autour de cette zone de commutation étroite.

_{Avertissement: Oui, je sais que c'est trop simpliste, mais il fait passer le principe de base sans embourber l'OP avec les mathématiques et les formules.}

J'ai un circuit similaire, une résistance élevée placée entre l'émetteur et le détecteur le fait fuir et casser le circuit, la taille de votre résistance est assez critique

Le transistor ne s'éteindra pas aussi rapidement car la jonction émetteur de base est saturée.

J'ai déjà vu cela et j'ai simplement placé un nmos-fet à la place du transistor. Source à GND Gate pour contrôler le signal (100 ohms serait plus que suffisamment grand en série) Drain à LED.

Cela devrait vous permettre d'allumer et d'éteindre en 10 secondes de nanosecondes