Скорость запирания транзистора с отключенной силой

[Alex9797]

В качестве эпиграфа:

Согласен, так надо делать если не отключать силу, либо включение/отключение силы происходит с минимальной задержкой. Но при моей задержке в 2 мс можно не торопиться(я так думаю). Времени на переход в режим насыщения будет достаточно, как и времени спокойно закрыть отключенный от силы транзистор.

Заинтересовала последняя фраза, выделенный фрагмент.
А кто может сказать, будет ли зависеть время запирания транзистора от того, под током его запирают, или с отключенным током?
Разверну вопрос, для большей ясности.
Например, есть полумост. Для исключения сквозных токов при переключении транзисторов используется мертвое время. Длительность этого времени выбирается такой, чтобы транзистор, который был открыт, гарантированно успел закрыться, перед включением второго транзистора.

Например, пусть это время, определенное экспериментально, получилось равным 10мкс, для круглого счета. Это если переключать под током.
А теперь мы включили в цепь нагрузки некий идеальный коммутатор. И перед запиранием транзистора этим коммутатором быстренько разрываем цепь. А потом подаем запирающее напряжение на транзистор. И что получится? Без тока он будет запираться быстрее, или дольше?

На практике это легко проверить. Разобьем определенную ранее длительность запирания транзистора на более мелкие отрезки времени. Например, на 10 частей. После подачи запирающего напряжения мы отсчитываем некоторое количество этих отрезков, и снова быстренько включаем наш идеальный коммутатор, подключая транзистор к цепи нагрузки. Начиная от единицы, с каждым следующим разом увеличиваем количество этих отрезков времени на единицу. Таким образом, на пятом шаге коммутатор включится через половину длительности запирания, на десятом шаге - через полную длительность. На пятнадцатом шаге - полторы длительности, и так далее.

По идее, в результате такой серии экспериментов, мы увидим, что при каком-то небольшом количестве шагов транзистор еще не успеет закрыться к моменту включения коммутатора. И когда коммутатор включится, через транзистор и нагрузку потечет ток. Но на каком-то шаге окажется, что при включении коммутатора ток уже не идет. То есть, тем самым мы узнаем, какое время запирания обесточенного транзистора.

Так вот, теперь вопрос:
Как вы считаете, каким будет результат этого эксперимента?

1. При отключении тока транзистор запрется практически сразу, что подтвердится отсутствием тока при включении коммутатора на самом первом шаге.

2. Время запирания обесточенного будет около половины времени запирания под током.

3. Время запирания под током и без тока будет одинаковым.

4. Время запирания обесточенного будет больше, чем под током.

[Easyrider83]

[Impartial]

Если характер нагрузки не имеет реактивной составляющей то время закрытия не связано с током через транзистор. Не важно какой - полевой или биполярный.

[Alex9797]

время закрытия не связано с током через транзистор. Не важно какой - полевой или биполярный.

Не согласен. Аргументировать пока некогда, примите на веру.

[genao]

Как вы считаете, каким будет результат этого эксперимента?

Если подавать силовое напряжение напряжение идеальным коммутатором на IGBT транзистор во время действия разряда емкости затвор-исток, то разряд емкости затянется из-за дополнительного тока заряда емкости сток-затвор. И каждый раз будет импульс тока через сток-исток, обусловленный характеристикой управления. То есть нет ни какого обесточенного запирания при включенном состоянии идеального коммутатора. Более того из-за постоянного перехода стокового напряжения от нуля до силового каждый раз будет включаться емкость Миллера и закрытие затянется и будет большим по времени чем если бы силовое напряжение действовало постоянно.
При запирающем напряжении затвора и при чрезмерно большом затворном сопротивлении, импульсное силовое напряжение подаваемое на сток-исток может привести к увеличению затворного напряжения вплоть до открытого состояния транзистора, то есть перевести его в линейный режим.

[Alex9797]

каждый раз будет включаться емкость Миллера и закрытие затянется и будет большим по времени чем если бы силовое напряжение действовало постоянно.

Согласен. Железная логика.

При запирающем напряжении затвора и при чрезмерно большом затворном сопротивлении, импульсное силовое напряжение подаваемое на сток-исток может привести к увеличению затворного напряжения вплоть до открытого состояния транзистора, то есть перевести его в линейный режим.

Теоретически - да. Кстати, не только теоретически, за практическим примером далеко ходить не надо. Это в том же топике, откуда взят эпиграф. Затворные резисторы явно великоваты, и описанное Вами явление имеет место.
Кстати, с такими параметрами это явление возникало бы даже в том случае, если не обесточивать мост на время переключения. Предположим, что в полумосту надо запереть нижний транзистор. Все делается, как пишут в умных книжках - с мертвым временем. Верхний транзистор не торопится открываться, ждет запирания нижнего. Наконец нижний заперся полностью, и открывается верхний. И на нижний транзистор с бешеной скоростью обрушивается напряжение питания. При этом случится все, что Вы описали выше - и эффект Миллера, и отпирание затвора из-за высокоомного затворного резистора, и прочие неприятности. Причем никакой разницы не будет - или мы обесточивали мост на время переключения, или не обесточивали.

Но это ведь ненормальный случай. А нормальные люди ставят правильные резисторы в затвор.
Так вот, во-первых, Вы немножко схитрили, рассматривая запирание только полевиков. Но ведь более актуален процесс рассасывания неосновных носителей, при запирании биполярного транзистора, каковым является IGBT, если смотреть на него сзади. Скорость разряда затворной емкости мы можем обеспечить сколь угодно большую. Но ведь транзистор реально запрется не в тот момент, когда на затворе будет ноль, а заметно позже. Кроме того, чтобы не заморачиваться с эффектом Миллера, давайте представим, что напряжение питания - всего лишь 3...5 вольт.
Или другой вариант - запирающий сигнал для транзистора будет выглядеть, как закорачивание накоротко затвора на землю. О Миллере можно забыть.

Останется только вопрос, заданный в первом посту.

[johanh]

Alex9797,
Рассматривается случай,когда сопротивление нагрузки стремиться к бесконечности ?
А питающее напряжение к нулю ?

[Alex9797]

Рассматривается случай,когда сопротивление нагрузки стремиться к бесконечности ?
А питающее напряжение к нулю ?

Мне казалось, что в первом посту я так подробно все расписал, что до конца не каждый дочитает.
Ладно, про сопротивление нагрузки там действительно не упоминалось.
В общем, никакой экзотики с бесконечностями и нулями. Имелся в виду самый обычный полумост. Напряжение питания - пусть будет самое обычное, 300 вольт. Транзисторы - силовые, пусть будут IGBT. Ток в нагрузке пусть будет достойный для применения IGBT - 200 ампер. Сопротивление нагрузки легко посчитать самому.

Вот такие исходные данные. Теперь рассмотрим зависимость времени запирания транзистора от условий запирания - под током, и обесточенного. Это описано очень подробно в первом посту.

[johanh]

Я , думаю , быстрее.
И открывание и закрывание.
На мой взгляд ,чем больше сопротивление , тем лучше управляется ключ .

[Eddy71]

По биполярным: чем больше ток коллектор-эмиттер, тем больше носителей в переходах накапливается. Поэтому время закрытия увеличивается - надо время, чтобы рассосать по электродам облако из носителей..