パルスの遅延について

質問

添付の回路図_波形.JPGにおいて、パルス発生器V1からR1を通してQ1へパルスを入れると
ベース電圧のデューティ比が入力パルスに追従しません。
このような現象となる原因について教えていただけないでしょうか。
また対策方法についても教えていただけないでしょうか。
Icbの影響にしてはエミッタ-GND間に流れる電流が大きいと考えております。

補足
添付：回路図_波形.JPG
回路図
・パルス　15kHzの矩形波　ピーク電圧+24V
・Q1　PZTA42　オンセミ製
・R1　3.3kΩ

波形
・赤　V1：入力パルス
・青　Q1:ベース電圧
・黄　Q1:エミッタ-GND間電流

回答No.3

ohkawa3 · ベストアンサー

回答(1)再出
少数キャリアの蓄積効果によるターンオフの遅延を小さくするには、a)オーバードライブしない b)ベース領域に蓄えられた余分なキャリアをベース端子から引き抜くの2点を併用すことが常套手段です。

回路図から定数を読み取ると、V2＝24V、R2+R3＝5kΩなので、トランジスタがオンしたときのコレクタ電流は4.4 mA程度と見積もることができます。トランジスタのhFEは、最小値で100程度の値が期待できますから、ドライブ電流を4.4 ｍA÷100＝0.044 mAまで低減することができます。また、b)余分なキャリアをベース端子から引き抜くためには、駆動回路のインピーダンスを低減することが有効であって、最も簡便には、ベース・エミッタ間に抵抗器を接続する方法があります。

回路例を次の図に示します。
PGとベース間の抵抗器R1の抵抗値を100 kΩとし、PGから駆動する電流を0.23 mA程度とします。ベース・エミッタ間に4.7 kΩの抵抗を接続し、0.15 mA程度を分流し、結果としてベースに流れ込む駆動電流を0.08 mA程度に抑える設計です。

お礼

回答ありがとうございます。
参考にさせていただきます。

回答No.7

teppou

この波形を見る限り、トランジスタの動作の問題ではなく、ベース回路の問題だと思われます。
　実際の回路は、回路図のような単純なものですか。
　信号源はパルス発生器から直接入力しているのでしょうか。
　トランジスタは基板に取り付けた状態なのでしょうか。
　このようなことが具体的にわからないと、原因解明をすることは難しいと思います。

　測定状態の写真などがあるとよいと思います。

回答No.6

plasmabeam

ごめんなさい。前に投稿した内容ですと、ベースから電流がエミッタに流れてしまいますね。ですので、ベース抵抗が必要です。

回答No.5

plasmabeam

多くの方が指摘している通り、少数キャリア蓄積効果です。この場合、トランジスタをOFFするにはキャリアを引き抜く必要があります。引き抜く最適な方法は、この回路の目的によって対応が異なります。ここで肝心なのは、このトランジスタのデータシートを参照すると、Cb(ベース容量)が60pF(at 0V)もあることです。ベース電流を下げるのは有効な手段ですが、それによりON速度も引き抜き速度も低下します。BEに並列に抵抗を入れるのも有効ですが、OFF時間遅延はゼロにならないのでどのくらいで妥協するか、試行錯誤が必要になります。これらの方法を検討する場合は、τ=CR で時定数を計算し遅延時間の参考にされてください。ベース抵抗にスピードアップコンデンサを挿入するのも有効な手段ですが、同様に最適値を決めるのに試行錯誤が必要でしょう。
　自分ならLEDと抵抗の間にトランジスタを移動します。電源≒パルス電圧であることが前提です。ベースのキャリアは、0Vになるとき発振器が高速で引き抜いてくれます。Rの決め方はわかりますよね？

回答No.4

chachaboxx

ベース電圧が下がる前にパルスに比例して出力が少し下がって、ベース電圧が完全に下がると出力がさらに下がる様子なので、先ずはベース(パルス)電圧(電流)をギリギリまで下げて、ベースバイアス電圧をかけるくらいで調整してみてはいかがかと。

回答No.2

noname#252332

ベースの動作は電流が流れ込むかどうかであって、ベース電圧を第一義的に注目することは違います。ベース電圧約0.6Vで電流が流れ込めばON、同じ約0.6Vでもわずかに下がって電流が止まればOFFという動作です。その上で、高速に完全にOFFするためにはベース電圧を0Vまで落とす必要はあります。くどいようですが0VでOFF、0.6VでONというわけではない。ベース電圧ではなくベース電流を第一にイメージする必要があります。正電圧のパルスで高速にOFFする対策は、BE間に抵抗器が入った普通の回路にすることです。
https://detail-infomation.com/base-resistance-base-emitter-resistance/
　ベースエミッタ間抵抗RBEはなぜあるの？
http://www.miyazaki-gijutsu.com/series4/densi0433.html
　具体的なエミッタ共通のスイッチング回路
http://doku.bimyo.jp/bipoler/
　ICBOを退治する。
https://www.zea.jp/audio/schematic/sc_file/001.htm
　Rb

回答No.1

ohkawa3

少数キャリアの蓄積効果によるものですね。

トランジスタを丁度オンできる以上のベース電流で駆動すると、ベース領域に過剰な少数キャリアが注入され、その結果ベース電流をゼロにしてもすぐにオフしないという現象が現れます。

参考URL：

http://anomino.blog.fc2.com/blog-entry-4.html