Электронные схемы. Классификация. Сферы применения.

ЭС предназначены для:

1. Генерации электрических сигналов различной формы

	синусоидальной
	однополярный и
	двухполярный импульсный,
	пилообразный и т. п.

2. Преобразования величины, формы и временного положения сигнала.

Усиление или ослабление без искажения формы.

Интегрирование (сложение) сигналов.

Дифференцирование (нахождение скорости) процесса.

Задержка во времени.

Селекция (выбор) сигналов по заданному признаку.

По амплитуде:

По частоте (здесь – условие ):

Выполнение логических функций.

		НЕ
		ИЛИ и ИЛИ-НЕ
		И и И-НЕ

Компоненты электронных схем.

Компоненты ЭС делятся на пассивные (не изменяют мощность)) и активные (могут изменять мощность).

Пассивные компоненты.

	Сопротивление.
	Конденсатор.
	Индуктивность.
	Трансформатор. При - повышающий - коэффициент усиления
Диоды.
	-переход. (1) - коэффициент неидеальности -перехода (обычно а при диод считается бракованным)
	Металл-полупроводник (диод Шоттки).
	Светодиод. Всегда
	Фотодиод.
	Оптрон. (обычно ) – коэффициент передачи по току.

Активные компоненты (только различные виды транзисторов).

Биполярный транзистор.

БТ имеют токовое управление.

Металл-диэлектрик-полупроводник (МДП).

Если на сток подать положительное напряжение, а на исток – отрицательное напряжение, то возникнет разность потенциалов, но токов не будет (-переход смещён в обратную сторону).

Если на сток подать положительное напряжение, на исток – отрицательное напряжение, а к затвору приложить положительный потенциал, то возникнет канал – подтянувшийся к диэлектрику слой электронов – и ток потечёт по каналу от стока к истоку.

-канальный МДПТ с индуцированным каналом.

Как частный случай МДПТ можно выделить практически значимые МОПТы (металл-оксид-полупроводник).

-канальный МДПТ со встроенным каналом.

Так же существуют -канальные приборы.

МДП и МОП транзисторы – это полевые приборы, т. е. ток в канале управляется полем (потенциалом, приложенным к затвору), а ток затвора .

Полевые транзисторы с затвором Шоттки.

Для арсенида галлия .

БТ как элемент интегральной схемы.

Физическая структура.

Рассмотрим простейший фрагмент ИС, состоящий из БТ и нагрузочного транзистора.

Модель БТ для расчёта схем.

Рассмотрим БТ как систему взаимодействующих между собой -переходов. Взаимодействие осуществляется через базу транзистора.

(2)

С электрический точки зрения, любой -переход моделируется диодом. Это означает, что каждый -переход может быть представлен обычным полупроводниковым диодом.

Чтобы задать транзистор, достаточно двух токов, третий задаётся уравнением (2).

Токи, протекающие через -переходы (диоды):

(3)

(4)

- температурный коэффициент.

, - коэффициенты неидеальности переходов (, больше единицы и обычно равны ).

Процесс передачи токов в транзисторе следующий. Инжектируется ток . При прохождении этого тока через базу толщиной часть этого тока рекомбинирует (теряется). В результате в коллекторе собирается ток , где - коэффициент передачи. Аналогично, в эмиттере собирается ток , где - коэффициент передачи в обратном направлении.

Режимы работы БТ.

1. Нормальный активный.

(5)

(6)

- прямое смещение;

- обратное смещение.

Для обычных транзисторов .

2. Инверсный активный.

(7)

(8)

- прямое смещение;

- обратное смещение.

Для обычных транзисторов .

3. Насыщение.

(9)

;

4. Отсечка.

-переходы не инжектируют, транзистор полностью закрыт и все токи тождественны нулю:

. (10)

;

Инверсный активный режим на практике используется крайне редко.

Модель Эберса-Молла.

Исходя из физических принципов работы БТ, можно построить эквивалентную схему транзистора.

Эта схема применима в любом режиме работы БТ.

(11)

(12)

Уравнения (11) и (12), являясь моделью БТ, имеют 4 параметра -перехода и 2 параметра базы: и . Итого 6 параметров.

Реальный БТ.

Выше мы рассмотрели идеальную эквивалентную схему БТ. В реальном транзисторе будут дополнительно наблюдаться эффекты:

1. Влияния омических сопротивлений областей эмиттера, базы и коллектора.

2. Эффект модуляции толщины базы (эффект Эрли).

Влияние омических сопротивлений областей эмиттера, базы и коллектора.

Для уменьшения омического сопротивления в структуру транзистора добавляют сильнолегированный скрытый -слой (). Это делается для того чтобы уменьшить сопротивление ( уменьшить не получается).

имеет значение от долей Ома до 10 Ом;

;

имеет значение от нескольких десятков Ом до нескольких сотен Ом.

С учётом скрытого слоя .

Данные сопротивления необходимо учитывать в эквивалентной схеме.

Все сопротивления , , носят паразитный характер, т. к. на этих сопротивлениях бесполезно падает часть приложенных внешних напряжений. В результате на сами переходы поступает меньшее напряжение.

Вернёмся к рисунку.

(13)

С учётом паразитных сопротивлений, выражения (3) и (4) будут иметь вид:

(14)

(15)

Модуляция толщины базы (эффект Эрли).

Эффект Эрли имеет место, как правило, для транзисторов, работающих в нормальной активной области.

При обратном смещении коллекторного перехода, этот переход будет иметь конечную толщину . В результате .

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Распределение примесей.

Из графика распределения примесей мы видим, что эмиттерный переход является резким, т. е. концентрация там меняется сильно, а коллекторный переход является плавным.

Градиент концентрации в коллекторном переходе:

Из теории полупроводниковых приборов известно

Учёт влияния на ВАХ паразитных сопротивлений.

Напомним, что

(16)

На графике:

1 – реальная ВАХ

2 – ВАХ идеального БТ

(17)

Входные характеристики транзистора сдвигаются вправо, что приводит к тому, что для получения одного и того же тока надо приложить большее напряжение.

Влияние на ВАХ эффекта Эрли.

В отличие от паразитного сопротивления, эффект Эрли проявляется на выходных характеристиках транзистора.

(на графике пунктиром нарисованы идеальные ВАХ, а сплошными линиями – реальные ВАХ)

Можно показать, что реальные характеристики, если их продлить до пересечения с осью приложенного напряжения, сходятся примерно в одной точке, называемой напряжением (потенциалом) Эрли .

Из физики работы транзистора можно показать, что зависимость от имеет вид:

(18)

Далее, выведем зависимости , , от для случая .

- время пролёта носителя через базу;

- коэффициент усиления транзистора в прямом направлении;

- ток насыщения.

где - коэффициент диффузии электронов через базу .

; .

(19)

(20)

(21)

Каждый в отдельности параметр (19)-(21) не ухудшается, а даже улучшается. Однако, все эти параметры становятся зависимыми от режима на коллекторном переходе (), а любое изменение параметра негативно сказывается на стабильности работы.

Описание БТ в динамическом режиме.

В динамическом режиме надо дополнительно учитывать влияние ёмкостей -переходов транзистора.

В любом транзисторе имеется два физических механизма задержки передачи сигнала:

1. Время зарядки.

Токи через -переходы не появляются до тех пор, пока не зарядятся ёмкости этих -переходов (из физики известно, что напряжение на ёмкости не может возрастать скачками).

2. Время пролёта носителей через базу.

В соответствии с этими двумя механизмами, в БТ различают два типа ёмкостей.

Барьерные ёмкости – аналоги плоских конденсаторов с толщиной .

(22)

и - коэффициенты резкости -переходов.

- внутренний потенциальный барьер -перехода.

При начинает течь ток;

При -переход считается надёжно открытым.

Для любого -перехода есть предельное напряжение, которое ещё можно подавать при прямом смещении. Больше – нельзя, т. к. -переход вырождается и становится сопротивлением. при прямом смещении и для кремния . При обратном смещении возникает лавинный пробой.

где - время, за которое заряд, инжектированный эмиттером доходит до коллектора, - наоборот (от коллектора до эмиттера).

(23)

(24)

Полевые транзисторы.

МОП-транзисторы.

-канальный с индуцированным каналом.

-канальный со встроенным каналом.

-канальный с индуцированным каналом.

-канальный со встроенным каналом.

Транзисторы со встроенным каналом называются транзисторами обеднённого типа, а транзисторы с индуцированным каналом называются транзисторами обогащённого типа.

Рассмотрим, далее, более подробно -канальный транзистор с индуцированным каналом.

- удельная ёмкость МОП-структуры под электродом затвора.

ВАХ МОПТа.

В МОПТ имеется один ток – ток стока, идущий по каналу. В затворе тока нет, т. к. канал от контакта отделяет диэлектрик.

Входная характеристика.

Будем полагать, что все потенциалы отсчитываются от истока.

- напряжение, при котором появляется ток.

Выходные характеристики.

На выходных ВАХ МОПТ можно выделить два характерных участка:

1. Участок крутых характеристик (ток стока растёт достаточно быстро). По аналогии с вакуумными электронными лампами, этот участок назван триодным участком.

2. Участок пологих характеристик (ток стока практически не растёт). По аналогии с ВЭЛ, участок называется пентодным.

Из теории МОПТ можно показать, что выражения для ВАХ МОПТ имеют следующий вид.

1. В триодной области ().

Напряжение, соответствующее границе двух участков на каждой из ветвей называется напряжением отсечки. Для каждой ветви имеет своё значение.

и - это разные вещи!

, (25)

где - удельная крутизна МОПТ, .

, где

- удельная ёмкость МОП-структуры под электродом затвора.

- коэффициент влияния подложки.

Из (25) видно, что - это парабола.

Примечание. Очевидно, что в отличие от БТ ток стока в МОПТ растёт медленнее, т. к. зависимость тока от приложенного напряжения в МОПТ – квадратичная, а в БТ – экпоненциальная.

Типичные токи в МОПТ – микроамперы, в БТ – миллиамперы. Т. о. токи в МОПТ примерно в 100 раз меньше чем в БТ. Отсюда вывод: в переносной аппаратуре (на автономных источниках питания) используют МОПТ, т. к. МОПТ потребляет меньшие токи. Однако, БТ быстрее МОПТ за счёт уменьшения времени зарядки ёмкостей, т. к. ток через ёмкость до полной её зарядки не течёт.

Доопределим понятие из следующего выражения:

Дифференцируем (25):

(26)

Физическая суть коэффициента влияния подложки заключается в том, что учитывает, что нижний электрод МОП-структуры – это полупроводник, а не металл. В результате ёмкость такой МОП-структуры отличается от ёмкости идеального конденсаторы в худшую сторону.

2. Пентодная область ().

(27)

Видно, что на участке пологих характеристик ток не зависит от и ветви ВАХ идут горизонтально. ВАХ на этом участке зависит только от потенциала , приложенного к затвору.

Примечание. Коэффициент влияния подложки будем вычислять по формуле

где - уровень Ферми

В цифровых схемах на МДПТ уровень логической единицы может меняться в пределах от до .

ПТШ на арсениде галлия.

Особенности арсенида галлия для построения сверхбыстродействующих цифровых устройств:

1. Более высокая (в 6-7 раз) подвижность электронов, чем у кремния.

2. Ширина запрещённой зоны больше, чем у кремния, что увеличивает устойчивость к помехам и диапазон рабочих температур.

3. Удельное сопротивление больше, чем у кремния, что позволяет использовать как диэлектрик, т. е. не требует изоляции.

К недостаткам относятся ядовитость, большие механическая хрупкость и сложность получения, чем у кремния.

Принцип работы и физическая структура ПТШ.

Физическая структура.

Отличия от МОП-структур.

1. В ПТШ затвор кладётся прямо на -слой.

2. Из структуры видно, что металлический затвор и -активный слой образуют диод Шоттки (металл-полупроводник), т. е. через этот затвор будет протекать ток.

Принцип работы.

Если ничего не подавать на затвор, то активные электроны, расположенные в -слое под затвором, уходят в металл (электроны всегда переходят в металл из полупроводника из-за разницы работ выхода). Под электродом образуется обеднённая область, в которой подвижных электронов нет.

Если, теперь приложить разность потенциалов , то по оставшемуся в -слое каналу потечёт ток стока .

Если подать , тогда в обеднённую область начнёт подтягиваться определённое количество электронов. Объём обеднённой области при этом будет уменьшаться, сечение канала увеличиваться и ток стока будет тоже расти.

Электрические характеристики и параметры ПТШ на арсениде галлия.

ВАХ ПТШ очень похожи на ВАХ МОПТ. Они также имеют крутой и пологий участки.

1. Триодный (крутой) участок ().

Из теории ПТШ можно показать, что ВАХ описывается выражением закона степени .

, (28)

где - концентрация донорной примеси в активном -слое.

Из этого выражения видно, что в ПТШ ток в зависимости от напряжения на электродах прибора растёт медленней, чем в МОП-структурах, где ВАХ описываются квадратными уравнениями.

Параметры уравнения:

- внутренняя проводимость ПТШ.

- коэффициент удельной крутизны МОПТ (для сравнения). Т. о. между и имеется полная аналогия.

- внутренний встроенный потенциал контакта Шоттки.

2. Пентодный (пологий) участок ().

, (29)

где .

Доопределим напряжение отсечки:

НО и НЗ ПТШ на .

На практике различают два типа ПТШ: нормально открытые и нормально закрытые ПТШ.

Нормально открытые ПТШ.

Это приборы, у которых в исходном состоянии канал не перекрывается обеднённой областью, в исходном состоянии. Для НО ПТШ параметр имеет большие значения ().

Для НО ПТШ .

Нормально закрытые ПТШ.

В исходном состоянии канал автоматически перекрыт обеднённой областью и так нет: . Для НЗ ПТШ параметр имеет малые значения ().

Для НЗ ПТШ .

Входные ВАХ НО и НЗ ПТШ.

ВАХ для тока затвора ПТШ.

В отличие от МОПТ, в ПТШ имеет место ток затвора , равный току диода Шоттки.

В практических схемах исток заземляется, поэтому ток затвора течёт в исток. Тогда суммарный ток истока

(т. к. при начинает работать диод Шоттки и к току стока добавляется ток затвора ).

Т. о. в ПТШ, как и в БТ, имеется 2 тока, а не 1 как в МОПТ.

, (30)

где - коэффициент неидеальности диода Шоттки.

Можно показать, что для контакта Шоттки

где - площадь затвора;

- постоянная Ричардсона;

- потенциал барьера Шоттки.

Эквивалентная схема ПТШ.

и рассчитываются на основании конструкции и справочных данных.

Ключи на БТ.

Транзистор переходит в насыщение и устанавливается напряжение .

1. Участок .

; ; (31)

2. Участок .

;

(32)

(33)

(34)

(35)

Подставляем (35) в (34):

(36)

Формула (36) выражает через на участке, где транзистор работает в нормальном режиме.

Нужно чтобы зона была как можно меньше. Для этого нужно увеличивать и уменьшать .

3. Участок .

(37)

(6)

Динамические характеристики ключа.

Распределение зарядов в базе транзистора

, (38)

где - время жизни частиц, а описывает рекомбинацию частиц.

(39)

1. Нормальный активный режим.

(40)

; .

2. Режим насыщения.

(41)

; .

3. Режим отсечки.

(42)

Переходные характеристики ключа с общим эмиттером.

1. Положительный фронт.

;

(43)

Перерисуем графики более подробно.

(44)

В любой схеме времена фронтов надо уменьшать. Существует два способа: за счёт изменения входных сигналов и за счёт изменения номиналов схем (схемотехнический путь).

1. Увеличение :

На практике обычно используют второй путь – схемотехнический.

2. Уменьшение , для этого увеличивают .

После момента , когда , транзистор из нормальной активной области работы переходит в режим насыщения. Это означает, что в базе транзистора накапливается много зарядов (база насыщается зарядами).

Если база перенасыщена зарядами, то время жизни уменьшается.

Т. к. время жизни уменьшилось, то процесс возрастания заряда пошёл быстрее.

Из стадии переключения мы находим две важные величины.

После стадии с момента времени наступает стадия накопления зарядов в базе. Она характеризуется тем, что во внешней цепи ток и напряжение не изменяются. Происходят только внутренние процессы накопления зарядов в базе (см. график ). Эта стадия будет продолжаться до момента , когда приходит отрицательное запирающее напряжение.

С момента действует отрицательная ступенька тока и поэтому, теоретически, заряд в базе стремился бы к величине . На практике, в процессе уменьшения, заряд в базе в момент времени достигает своего значения . Это означает, что транзистор из режима насыщения переходит обратно в нормальный активный режим.

Т. к. на участке транзистор ещё находится в режиме насыщения, то во внешней цепи токи и напряжения не изменяются.

Т. о. из графиков видно: входной сигнал тока изменился в момент времени , а ток и напряжение не изменились и остаются постоянными до времени .

Интервал называется интервалом рассасывания (временем задержки).

Рассчитаем время рассасывания.

Интервал будем называть стадией рассасывания носителей из базы.

Ранее нами было получено общее решение для зарядов в базе транзистора для любого режима его работы.

(45)

Найдём решения уравнения (45) в момент времени .

(46)

Пути уменьшения времени задержки.

1. Увеличиваем отрицательную ступеньку .

2. Схемотехнический путь. Увеличиваем за счёт уменьшения . В данном случае мы имеем явное противоречие с параметром , для которого надо было увеличивать .

2. Отрицательный фронт.

После момента начинается стадия отрицательного фронта. На этой стадии транзистор работает в нормальном активном режиме и запирается отрицательной ступенькой до полной отсечки.

С момента времени заряд будет уменьшаться более медленно.

Стадия запирания заканчивается в момент времени , когда общий заряд в базе будет тождественно равен нулю .

(47)

Схемотехнические разновидности транзисторных ключей.

Все разновидности построены так, чтобы улучшить (уменьшить) времена переключений транзисторного ключа.

Транзисторный ключ с ускоряющей ёмкостью.

Задача решается схемотехническим путём.

(48)

(49)

Без ускоряющей ёмкости: .

С ускоряющей ёмкостью: .

Ускоряющая ёмкость шунтирует (закорачивает) довольно большое сопротивление . Тогда

. (50)

Токовые ключи.

Токовые ключи представляют собой схемотехническую разновидность ключей. В данной схеме устраняется время рассасывания при переключении ТК.

Идея ТК заключается в том, чтобы заставить работать схему исключительно в нормальной активной области, чтобы ТК никогда не мог войти в насыщение (режим насыщения в такой схеме отсутствует).

Рассмотрим режимы работы ТК.

1. При отсутствии транзистор заперт и через него ток не протекает ().

Ток протекает только через нижнюю цепь: , диод , , .

. (51)

2. На вход подаётся отпирающий сигнал . Транзистор отпирается, появляются токи коллектора и эмиттера. Достаточно большой ток создаёт падение напряжения (схема так подобрана, чтобы выполнялось это неравенство). В результате диод отключается.

Теперь путь тока следующий: , , транзистор, , .

(52)

Логический перепад:

(53)

Сформулируем условие, при котором транзистор никогда не входит в режим насыщения.

Нормальный активный режим: , . Т. е. эмиттерный переход открыт, а коллекторный переход закрыт.

Режим насыщения: , .

Если , то .

(54)

Время рассасывания отсутствует и из всех имеющихся на сегодняшний день стандартных ключей, ТК являются самыми быстродействующими.

Для увеличения тока переключения в схему ставится источник .

(55)

Схема может работать и без источника , но ток будет достаточно мал.

Токовые переключатели используются для реализации логических элементов ЭСЛ (эмиттерно-связанной логики).

появляется в том случае, если хотя бы на один из входов было подано напряжение .

ТК на транзисторе Шоттки.

Эта разновидность ТК использует конструктивно-технологический принцип уменьшения времени переключения.

Рассмотрим принцип формирования на полупроводниковом кристалле транзистора Шоттки.

Рассмотрим систему, состоящую из двух параллельных диодов, включённых между базой и коллектором. Это, во-первых, коллекторный -переход, а во-вторых, диод Шоттки.

Нормальный активный режим: ; .

Режим насыщения: ; .

В нашем случае, для ПТШ, коллекторный переход будет под напряжением , т. е. полузакрыт (этого напряжения недостаточно, чтобы протекал ток). Можно считать, что ПТШ никогда не войдёт в режим насыщения.

Т. о. стадия рассасывания отсутствует.

ПТШ очень часто используются в практических схемах. На них выпускается несколько стандартных серий микросхем (ТТЛ/Ш).

Ключи на МОПТ.

Обобщённый ключ на МОПТ имеет следующий вид.

Все ключи на МОПТ всегда имеют переключательный транзистор с индуцированным -каналом. Нагрузка может меняться.

1. С линейной нагрузкой .

2. С нелинейной нагрузкой.

(нагрузочный транзистор) и (активный транзистор) имеют -канал.

имеет индуцированный канал

имеет встроенный канал

3. Комплементарный (КМОП).

Нагрузочный транзистор имеет -канал.

Для КМОП-ключа объединяются затворы - и -канального транзисторов и подключаются на вход, и объединяются стоки и подключаются на выход.

Если условно посередине провести линию, то увидим, что схема симметрична.

Ключ на МОПТ с нелинейной нагрузкой.

1. Триодная область .

(56)

2. Пентодная область .

(57)

3. (58)

(59)

(60)

Передаточную характеристику будем строить по участкам:

1. Участок .

закрыт

(61)

2. Участок .

Перепишем выражение (58) для в других обозначениях:

(62)

Видно, что прямая (62) для напряжения отсечки отсекает на оси напряжение и идёт под наклоном чуть меньше ().

Это линия граничного режима. Она делит пространство на пентодную (выше линии) и триодную (ниже) области.

На данном участке транзистор открывается, появляется ток , транзистор работает в пентодной области.

Теперь будем пользоваться выражением (57). Подставим (57) в (60):

(63)

Видно, что (63) – это парабола.

3. Участок .

открыт, но работает в триодной области.

(64)

Уровень мы получим из выражения (64), если подставить .

МОП-ключ с нелинейной нагрузкой.

В качестве нагрузочного элемента используется МОПТ.

- активный транзистор; - нагрузочный транзистор.

Для нагрузочного транзистора.

- триодная область; - пентодная область.

(65)

Из этого неравенства видно, что всегда работает в пентодной области.

(66)

Для активного транзистора.

1. Участок .

закрыт;

(67)

(тока в схеме нет).

Используя выражение (66) определим .

(68)

(69)

В данной схеме с нелинейной нагрузкой . По сравнению с предыдущей схемой, где , это плохо.

2. Участок .

Схема ключа делается на транзисторах и , у которых одно и то же значение порогового напряжения и одно и то же значение коэффициента влияния подложки . Транзистор открывается и начинает течь ток.

; . Тогда

(70)

(71)

Этот участок передаточной характеристики является прямой линией с отрицательным тангенсом угла наклона. Прямая (71) должна идти как можно круче. Для этого отношение должно быть достаточно большим. На практике это отношение выбирается . Это означает, что топологии и совершенно разные.

Координаты точки находятся из выражения .

3. Участок .

открыт и работает в триодной области, .

(72)

Уровень логического нуля получают из (72) при условии .

На практике ТК с линейной нагрузкой используются редко, т. к. имеется два недостатка: большая потребляемая мощность и большая площадь, занимаемая резистором на кристалле.

Эти два недостатка полностью устраняются во второй схеме с нелинейной нагрузкой. Однако, уровень логической единицы хуже, чем в первом случае.

Переходные процессы в МОП-ключе с нелинейной нагрузкой.

Стадия положительного фронта .

Пусть в исходном состоянии , . Тогда нижний транзистор открыт и через схему протекает ток . Это состояние – до момента .

- это суммарная ёмкость нагрузки. Она складывается из ёмкостей нагрузочных элементов, которые к нему подключены.

Пусть, теперь, в момент времени на вход подаётся отрицательный запирающий импульс. В результате транзистор резко закрывается. Ток сразу становится равным нулю, и тогда ток верхнего транзистора начинает течь в ёмкость и начинает её заряжать.

Напряжение на ёмкости начинает увеличиваться. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока ёмкость полностью не зарядиться.

После :

(73)

всегда в пентодной области.

Будем отсчитывать время интегрирования от начала стадии :

Распишем теперь формулу (1):

и подставим её в (4):

Обозначим . Тогда:

(74)

Интеграл (74) – это табличный интеграл и при интегрировании мы получим следующее выражение

(75)

У нас имеется два транзистора – активный и нагрузочный. Оценим величину :

, т. е. - достаточно маленькая величина. Тогда должна быть большой величиной. Обычно составляет от нескольких десятков наносекунд до двухсот наносекунд.

Так как мало, то ток тоже мал, поэтому достаточно велико, ведь маленьким током ёмкость заряжается долго.

Стадия отрицательного фронта .

В момент времени поступает положительная отпирающая ступенька. В результате транзистор резко открывается и через него начинает течь достаточно большой ток (, следовательно ), и полностью заряженная ёмкость начнёт быстро разряжаться через открытый транзистор.

Составим уравнение для точки по первому закону Кирхгофа:

и, пренебрегая , т. к. , напишем

(76)

(77)

Подставим в выражения (76) и (77) соответствующие значения для пентодной и триодной областей. Тогда мы получим табличные интегралы, которые соответственно равны

При сравнении формул, видно что .

(78)

Сравним величины и (выражения (75) и (78) соответственно). Очевидно, что всегда.

Процесс переключения ключа с нелинейной нагрузкой несимметричен! Стадия положительного фронта – длинная, а стадия отрицательного фронта – довольно короткая.

Ключ на КМОПТ.