Рис. 3.25a Зависимость сопротивления СИТ rcu от тока затвора /+з.

Влияние степени насыщения имеет предел, т.к. инжектированные в канал дырки воздействуют прежде всего на сопротивление канала. Другие составляющие зависят от 1 з слабее. Изложенное наглядно иллюстрируют зависимости Ucn f(l* 3)/lc=const, снятые для СИТ типа КП926А (рис. 3.256).

Падение напряжения Ucn из открытом транзисторе, а значит и сопротивление Гси снижаются с ростом 1з; значение Гсц min увеличивается с ростом 1с. что связано с уменьшением коэффициента передачи тока затвора (уменьшением степени насыщения), а также с локализацией выходного тока и ростом составляющей гок-

Общая мощность потерь в ключевом режиме С1/1Т складывается из потерь в открытом состоянии Ро.с.. в закрытом состоянии Рз.с.. коммутационных потерь Рком во время переходных процессов включения и выключения, а также потерь мощности управления Ру: Р = Ро.с.+Рз.с+Рком + Ру

Рис. 3.256. Зависимость напряжения Uai otn тока затвора /з.

Необходимо подчеркнуть, что удельный вес Рком при работе СИТ в ключевом режиме обычно достаточно Высок при рабочих частотах 100 кГц, когда инерционность транзистора соизмерима с длительностью открытого состояния; практически при длительности открытого состояния 0,1-0,5 мкс СИТ не успевает выйти на статическое значение Гси-

1\/1ощность потерь Рз.с. определяется остаточным током стока: Ucm з.с. с ост и в высоковольтных СИТ (Ucn > 600 В) может составлять единицы ватт. Мощность потерь управления в биполярном режиме СИТ достаточно велика и зависит от значения тока затвора.

В ключевом режиме основные схемы включения СИТ: с общим истоком (ОИ), когда нагрузка не .заземлена, и схема с общим стоком (ОС) с заземленной нагрузкой. Следует отметить, что в схеме ОС снижа-втся влияние эффекта Миллера, что повышает быстро-цействие ключа.

Приводе типичные схеиы и методы управления СИТ в схеме с ОИ, предполагая, что запуск обеспечивается либо от КМДП ИС (ивых = 15 В, 1вых = 1-5 мА) или от ТТЛ ИС (ивых = 5 В; 1вых = 5-30 мА). СИТ - нормально открытый прибор и для его запирания необходимо обратное смещение, для насыщенного отпирания - инжекция неосновных носителей заряда в канал. В случае, если требования к быстродействию (длительность фронтов) относительно низкие, то простейшая схема управления СИТ имеет вид, показанный на рис. 3.26а.

Рис. 3.26-а Формирователи импульсов управления (ФИУ) СИТ.

ФИУ на одном управляющем МДП-транзиапоре.

Заряд и разряд входной емкости управляющего МДП-транзистора происходит через эмиттерные повторители; амплитуда прямого тока затвора СИТ задается резисторами R1, R3, амплитуда обратного тока затвора - резистором R2. Недостатком схемы является непрерывное протекание тока управления через резистор R3. Схема управления СИТ по рис. 3.266 лучше по энергетическим показателям и быстродействию, однако может вызвать затруднение подбор комплементарной пары мощных МДП-транзисторов.

Рис. 3.26.6 Формирователи импульсов управления (ФИУ) СИТ.

ФИУ на комплементарной паре МДП-транзиспюров.

Рис. 3.26. в Формирователи импульсов управления (ФИУ) СИТ. ФИУ на комплементарной паре биполярных транзисторов.

Вариант подобного построения схемы управления СИТ на биполярных транзисторах показан на рис. 3.26в, однако быстродействие при этом снижается. Элементы С1 и \/Д1 на приведенных рисунках обеспечивают форсированное отпирание и запирание СИТ.

Схемы управления СИТ повышенного быстродействия на МДП-транзисторах одного п-типа показаны на рис. 3.27а.

Формирование отпирающего тока СИТ обеспечивается МДП-транзистором VT2, включенного в бутстреп-ную схему. Введение дополнительного биполярного транзистора VT5 (рис. 3.276) позволяет увеличить амплитуду затворного тока и увеличить скорость переключения СИТ. В качестве диодов \/Д1, \/Д2 желательно применение диодов Шоттки. Опыт применения СИТ показывает, что оптимальным с точки зрения быстродействия, надежности и конструкции СИТ-ключей является управление СИТ от МДП-транзисторов. На рис. 3.27в-ж приведены принципиальные схемы управления СИТ на основе МДП-транзисторов (показан канал форсирования положительного тока затвора СИТ).

Рис. 327в.

Рис. 327г.

-15*

Рис. 327.6

Рис. 327д.

Рис. 27е.

Рис. 3.27ж..

ФИУ СИТ на п-канальных МДП-транзисторах: а) с бутстрепным отпиранием управляющего МДП-транзиспюра; б) с формирующим биполярным транзистором VT5; в) с запуском управляющего МДП-транзистора через импульсный трансформатор; г) с оптическим входом; д) с запуском от комплементарной пары биполярных транзисторов (ФИУ с повышенным быстродействием); е) с запуском от интегрального компаратора; ж) с запуском от интегральных ключей.

На рис. 3.28 приведена схема управления СИТ с оптическими входами.

Особенностью схемы является питание обоих каналов управления от одного источника питания.

Построение быстродействующих ключей на СИТ ограничивает время рассасывания tpac и сильная зависи-

мость tpac от параметров электрического режима. Возможно ограничить влияние tpac в ключах на СИТ с помощью нелинейной обратной связи (рис. 3.29); осциллограммы напряжения Оси (рис. 3.29в) показывают, что время tpac уменьшается при этом на порядок величины (с 500 нс до 50 нс и менее).

Put 3.28. ФИУ с оптическими входами

Но при этом, как известно, растет остаточное напряжение ключа: Оси ост Un2 + = ид1~ (2+2,5) В.

Серьезной проблемой с точки зрения обеспечения надежной работы ключа на основе СИТ является сужение ОБР из-за обратного вторичного пробоя. Существенное увеличение максимально допустимого напряжения выходного СИТ,

достигаемое благодаря снижению влияния обратното вторичного пробоя, и одновременное увеличение быстродействия при выключении обеспечивается при исто-ковом запирании. В таком ключе (рис. 3.30) импульс управления подается на вспомогательный низковольтный и быстродействующий транзистор VT2, включенный последовательно с основным СИТ VT1 в истоко- вую цепь.