上期從三極管放大的角度來分析了三極管開關電路的由來，并且將輸入信號頻率提高后，引發(fā)了輸出信號延遲的現象，造成開關速度慢。主要講了通過加速電容來提升速度的方法，這期重點另一種加速開關速度的方法，使用肖特基鉗位電路。

關鍵詞：肖特基鉗位電路;

為了更好的理解，將三極管開關速度慢重述一遍!

01開關速度慢的原因

1.1、仿真電路結構

圖1-1是系統(tǒng)仿真電路圖：

圖1-1 系統(tǒng)仿真電路

1.2、仿真波形分析

現象：

圖1-2是圖1-1的電路輸入100KHz、0V/+3V方波時的輸入輸出波形。當輸入信號從0V變化到+3V時，晶體管立即由截止變化到導通狀態(tài)，輸出信號也應立即響應，從+ 5V變化到0V。但是，輸入信號從0V變化到+3V時，晶體管從導通狀態(tài)變化到截止狀態(tài)時卻花費了一些時間，輸出信號從從0V變化到+5V時滯后了3.34us。

原因：

晶體管處于導通狀態(tài)時有基極電流流過，所以在基區(qū)內積累有電子，因此，在這種狀態(tài)下即使輸入信號變成了0V，基區(qū)中的電子并不能立即消失(電荷存儲效應)。而且在基極限流電阻R1的作用下，也不能立即從基區(qū)取出全部電子，這就造成時間滯后的原因，在開關調節(jié)器之類使負載告訴開關的應用電路中，這種時間滯后是非常不利的。

圖1-2 輸處信號出現延遲

02提高開關速度

使用晶體管開關時，上述圖1-1所示的開關速度往往不能滿足要求，許多應用需要更高的開關速度，這里就需要提高速度的基本技術進行試驗，這里注重分析兩種提高開關速度的方法：使用加速電容、使用肖特基鉗位。

2.1、使用肖特基鉗位

提高晶體管開關速度的另一個方法是利用肖特基二極管鉗位，這種方法是74LS、74ALS、74AS等典型的數字IC TTL的內部電路中所采用的技術。

圖1-3是對圖1-1電路進行肖特基鉗位的電路，所謂肖特基鉗位就是在三極管的基極-集電極之間接入肖特基二極管。這種二極管不是PN結，而是由金屬與半導體接觸所形成具有整流作用的二極管，其特點是開關速度快，正向電壓降Vf比硅PN結小，準確地說叫做肖特基勢壘二極管。

圖1-3 進行肖特基鉗位的電路

在仿真電路中加入肖特基電路如圖1-4所示：

圖1-4 仿真電路

圖1-4電路與圖1-1電路相比，適當地調整了基極電阻R1，其原因是基極電阻不能太大，否則加了肖特基二極管將起不到什么作用!

圖1-5是給圖1-3的電路輸入100KHz、0V/+5V方波時的輸入輸出波形?？梢钥闯銎湫Чc接入加速電容時相同，晶體管從到導通狀態(tài)變化到截止狀態(tài)時沒有看到時間滯后。

圖1-5 輸出波形與輸入波形對比

圖1-5是圖1-3的電路中晶體管處于導通狀態(tài)(輸出0V)時的動作，如圖1-6所示，肖特基二極管的正向電壓降Vf比晶體管的Vbe小(圖1-3電路中Vf≈0.3V)，所以本來應該流過晶體管的大部分基極電流現在通過二極管D1被旁路掉了，這時流過晶體管的基極電流非常小，所以可以認為這時晶體管的導通狀態(tài)很接近截止狀態(tài)。

圖1-6 肖特基二極管的正向電壓降Vf

因此，圖1-5所示從導通狀態(tài)變化到截止狀態(tài)時的時間滯后非常小(基極電流小，所以電荷存儲效應的影響小)。圖1-5中，輸出波形從0V變化到+5V時之所以波形上升沿不是很陡峭，是由于電阻R1與晶體管密勒效應構成低通濾波器的影響，與電荷存儲效應沒有關系。

03如何提高輸出波形的上升速度

圖1-7是圖1-4所示的電路中基極電阻R1=200時的開關波形(入100KHz、0V/+5V方波)。可以看出當基極電阻R1小時，由于低通濾波器的截止頻率升高，所以輸出波形從0V變化到+5V的上升速度加快了。

加速電容是一種與減小基極電阻R1等效的提高開關速度的方法(減小基極電阻R1，也會加快輸出波形的上升速度)。肖特基鉗位可以看作改變晶體管的工作點，減小電荷存儲效應的影響，提高開關速度的方法。

圖1-7 改變基極電阻R1=200的波形圖

由于肖特基鉗位電路不像接入加速電容那樣會降低電路的輸入阻抗，所以當驅動開關電路的前級電路的驅動能力較低時，采用這種方法很有效。

在設計這種電路時需要注意肖特基二極管的反向電壓的最大額定值，肖特基二極管中某些元器件的反向電壓的最大額定值非常低(高頻電路中應用的某些器件僅為3V)，圖1-4的電路中，因為晶體管截止時電源電壓原封不動地加載二極管D1上，所以必須使用反向電壓最大額定值大于5V的器件。