Здравствуйте все!
Мне нужен скоростной ключ, и я загляделся на гигагерцовые транзисторы. Когда моделирую в Micro-Cap, получается то, что надо. Но сомнения остаются.
Люди, которые работают с такими транзисторами, подскажите, пожалуйста.
1) Насколько импульсный ток через такой транзистор может быть больше, чем указанный в datasheet постоянный ток?
2) Будет ли реально такое работать на 15 МГц? Схему прилагаю.

Есть тут интересный момент: ВЧ транзисторы обычно применяются в линейном режиме. Я не уверен, что разработчики оптимизировали его модель для импульсного режима- с насыщением. Модель может в этом случае подвирать.

Схема работать будет, и проблемы со стабильностью при использовании высокочастотных транзисторов тоже могут быть. Диодам не самое место в таких ключах, из-за значительной емкости перехода при небольших напряжениях, лучше делать полностью по двухтактной схеме (в качестве примера можно посмотреть выходы скоростных ОУ). Как правило, для транзисторов, предназначенных к применению в разнообразных устройствах, указывают предельный постоянный ток, и предельный импульсный ток (при этом определяется как длительность импульса, так и скважность). Если про импульсный режим ничего не говорится, то грубо можно взять на 60-100% больше, чем постоянный, но никакой гарантии надежности, естественно, не будет. Кстати, есть просто высокочастотные транзисторы, а есть с цепеми согласования - такие вам точно не пойдут, будте внимательны. Нижний транзистор будет работать в режиме насыщения - что очень плохо сказывается на быстродействии. Модели не всегда точно учитывают этот момент (некоторые вообще не учитывают), окончательный вердикт может вынести только эксперимент.

Биполярный транзистор не может работать ключом на высоких частотах. Все эти гигагерцы достигаются в линейном режиме. Войдя в насыщение он должен очень долго "подумать", прежде чем выключиться, точнее, начать выключаться. Хотя, сам фронт переключения может быть очень коротким.
Моделировать все высокочастотное нужно в очень мощном симуляторе. "Макетная плата" называется.
Иначе, после успешного моделирования, в реальной жизни вдруг оказывается, что ОУ 10 кГц совершенно не тянет.

Коммутировать субнаносекунды можно только дифференциальной парой мощных транзисторов- перебрасывая ток с одного плеча на другое. При этом оба транзистора остаются в режиме близком к линейному . Посмотрите схемотехнику выходных каскадов импульсных генераторов Г5-хх, там где КТ610, КТ639 стоят. А симулятор для таких задач бесполезен, даже специализированный СВЧ. И что значит 15 МГц? Максимальная частота в спектре сигнала? Тогда зачем там гигагерцовые транзисторы. Частота повторения импульсов? Тогда это вообще ни о чем не говорит- приведите требуемую длительность фронта импульса.

да, и вот это я бы поддержал.

Или комплементарную пару полевичков поставить... Небольшие резисторы в стоки - сквозняк ограничить...затворы вместе, истоки по питаниям... Тоже неплохо выходит, на irlml и как там дальше...5103 или 5102 , а комплементарный кажется 2804... В общем, выбор есть в sot23 ...Деталей минимум, нагрузку тащат - мама не горюй, индуктивную нагрузку - просто обожают , емкостной тоже не брезгуют...

IRF7509!

А драйвер для них делать, который будет затвор перезаряжать с частотой 15 МГц ? Если брать полевые, то лучше что-то из высокочастотной серии, у них емкость затвора поменьше будет (ток стока тоже). Если честно, то столь простую схему проще собрать, чем симулировать, затем разбираться с глюками симулятора, и т.д.
Насыщение тоже вопрос интересный, как пример: усилители класса С на частоты 2-3 ГГц, а ведь транзистор там входит в насыщение. Сам этот процесс сводится к накоплению неосновных носителей в базе, которые при выключении некоторое время поддерживают ток. Время жизни носителей примерно обратно пропорционально граничной частоте транзистора, неплохо описано здесь : http://www.katalogov.info/lec1.htm . Поэтому, выбирая высокочастотные транзисторы, можно работать в режиме насыщения и обеспечивать неплохие динамические параметры. И еще - заряд в базе должен накопиться, поэтому время рассасывания заряда вполне коррелирует с временем, в котором транзистор находился в режиме насыщения.

Я думал, хоть кто-то знает или пробовал. Поэтому и спросил именно здесь.
Насчёт полевиков: WEST128 совершенно прав, для них ещё драйвер надо делать. И на перезарядку емкостей их затворов ток пойдёт.
Мне нужна минимальная схема с минимальным потреблением, потому и решил попробовать на рассыпухе. На выходе должны быть импульсы размахом 8 - 12 В с фронтами не дольше 15 нс по уровням 10% на нагрузке 300 пФ. Часто любят советовать КМОП драйверы. Если кто захочет, гляньте на их потери на crowbar при таких частотах. Я посчитал: некоторые просто умрут.
Чтобы собрать схему, надо добыть транзисторы. Чтобы их добыть, надо выбрать нужный тип. Чтобы выбрать нужный тип, надо моделировать. Или считать как-то (мне слабО).
Результаты моделирования выглядят вполне осмысленно: нужное получается только на гигагерцовых транзисторах. Лет 15 назад я видел схему на BFR92 и комплементарном к нему. Но на четырёх транзисторах. Оно работало, хотя и грелось. А транзисторы дохленькие совсем, до 25 мА.

А как бы определить по тексту модели: учитывается или не учитывается?

От полевых транзисторов рано отказались. Можно сгородить такой огород: в качестве ключей берем вниз BSH103 (входная емкость 83 пФ, N-тип), вверх BSH203 (входная емкость 110 пФ, Р-тип). На управление каждым ключем ставим логику типа 74АС245 - объеденив выходы, получим ток до 400 мА - для управления транзисторами достаточно. Останется приделать схему смещения уровня для управления верхним драйвером и сгородить питание. Задача решена, может, и не очень красиво, но работать будет. Примерно по подобной схемотехнике у меня был собран прибор, показал времена порядка 15-20 нс по спаду/нарастанию при напряжении 30 В, транзисторы были IRFL014 и IRFL9014, драйвер LM5101, вам такой вариант не пойдет - драйвер не выдержит частоты переключения, и ёмкости транзисторов великоваты.

А в чем, собственно, проблемы?
Смотрим первоисточник, считаем:
Нажмите для просмотра прикрепленного файлаНажмите для просмотра прикрепленного файла

K-моп логика 4000 серии это прокачивает легко.
80 пик не так уж много... Если нужно иметь ток на выходе большой, есть чего-то с сопротивлением канала миллиом 100, но емкость там выше, конечно...
Миллер влияет гораздо больше, но ничего...

Так что фронты по нан 10 можно рассчитывать и с медленной логики получить, за счет усиления.
Про сквозняки я выше писал... Работоспособно, просто не понадобилось в свое время...

4000? Это которая К561? На 15 МГц?

Нет, конечно. На 15 Мгц она не идет. Но фронта на выходе драйвера получаются весьма крутые, я это просто как гиперболу использовал....Прием такой литературный

Ваша логика тоже должна бы обеспечить нужный фронт (только лучше ), в крайнем случае параллелится два выхода. Или параллелятся входы, а потом один выход на нижнее плечо, второй через сдвиг уровня на верхнее (у Вас же выход больше по напряжению, чем питание логики...).

Можно посмотреть (мощные) полевые транзисторы на http://www.microsemi.com/catalog/com_partbrowse.asp. Реально получалось для 300V импульса передний/задний фронты по 1.5ns.

А имена есть у этих полевых транзисторов?

По косвенным данным ARF447. Время фронта (типовое) по даташиту указано в районе 5ns, в реальной жизни не более 2ns.

Знаете, готовый драйвер (даже пара) типа IXDD415 на частоту до 40 мГц, в Москве в 2 раза дешевле чем один такой транзистор , в Питере , я думаю, тоже.

Дмитрий, почти всё здесь уже написали. Немного подкорректирую только.
15 МГц получить - не проблема, тем более на 12В. СВЧ транзисторы здесь без толку - можно сделать всё и на КТ315.
Единственная проблемма - ёмкость нагрузки. Для прокачки такой ёмкости потребуются довольно мощные транзисторы в выходном каскаде. А маломощные гигагерцовые с такой задачей справиться неспособны.
Поэтому, возникает ощущение не совсем корректно поставленной задачи. Опишите, пожалуйста, что именно Вам нужно сделать, и как можно подробнее.

ЗЫ. Макс. допустимый импульсный ток может превосходить на порядки макс. допустимый постоянный ток только в специальных импульсных БТ. Для СВЧ транзисторов они отличаются, как правило, всего лишь в 1.5-3 раза, по причине быстрой деградации кристаллов при бОльших токах.

Извините, небольшой комментарий.
Я понял Вашу мысль, однако, она не совсем верна терминологически.
ВЧ ключом БТ работать может. Не может при данных условиях он работать лишь в режиме насыщения, будь он даже СВЧ.
Один из вариантов - ЭСЛ, по типу того, что предложил ув. khach, другой - с введением нелинейной ООС по типу ТТЛШ, предотвращающей насыщение. Есть и более старые варианты - ДТЛ и РТЛ с ненасыщаемыми БТ, например.
Здесь нужно прокачать ёмкость 300 пФ на 15 МГц, о чём как-то все забыли.

Несомненно.
И топология макетки должна быть соответствующая, иначе может не получиться даже то, что работать должно.

Это верно, но здесь главная засада - ёмкостный характер нагрузки. Предлагаю подождать ответа DSIoffe
Присоединяюсь к вопросам. Также нужно описать сам сигнал и характер нагрузки наиболее полно.

Во, спасибо большое. Это именно то, что я хотел узнать. А как бы можно это оценить по сочетанию параметров в datasheet конкретного транзистора?

На входе сигнал от 74ACxx с питанием от 3,3В, на выходе нужны импульсы от 8 до 12 В от земли в плюс, частотой 15 МГц, фронты не более 15 нс, задержки столько же и стабильные в индустриальном диапазоне температур (уход не больше +-5нс), нагрузка до 300 пФ. Очень важно: минимальное потребление, низкий уровень импульсных помех, простота схемы.
Я попробовал нарисовать схему с ПТ и помоделировать её. Длительность фронтов еле вписывается, и повлиять нельзя никак. Сквозные токи под полтора ампера. Если бороться с ними через резисторы в цепях истока, то недопустимо затягиваются фронты выходных импульсов. Схему прилагаю. Может, кто подскажет, что улучшить?
Пока всё-таки мне больше нравится та схема, которую я привёл в начале темы. Меняя резисторы, можно разнообразить фронты. Сквозные токи совсем маленькие. Взял её из книги М.В. Гальперина "Практическая схемотехника в промышленной автоматике" за 1987 г. В доинтернетную эпоху видел эту схему неоднократно в рукописных копиях Правда, я не очень понимаю её замысел.

Замысел прост - вверх работает повторитель Х8, вниз каскад с ОЭ Х9, повторитель в таком случае вне игры, поскольку ток идет через диод D1 и на базе отрицательное напряжение. Касательно данной схемы: выкинуть диод, а на выходе поставить комплиментарный повторитель, можно вообще без тока покоя. Транзисторы выходного повторителя будут или заперты, или в активном режиме, но никогда в насыщении, останется придумать как избавить от этой болезни входной каскад, и все. Можно взять идею из ТТЛШ логики. Вот только найти PNP быстрый транзистор с достаточным током проблема.

Поэтому я и остановился на этой схеме

Как сделаете макетку, хотелось бы увидеть осциллограммы, если не затруднит.

Попробую. Мне как раз новый осциллограф выдали, 200 МГц и связь с компьютером через USB.

Спасибо! Только все равно дороговато

При работе с СВЧ транзисторами в импульсном нанорежиме во избежание их самовозбуждения
обычно в базы ставят антизвонные резисторы 10...50 Ом - это первое.

Второе - некоторые СВЧ транзисторы боятся "статики", те их нельзя трогать руками без доп. заземляющих мер, тем более проверять их целостность тестером и тд.

Чтобы получить высокую скорость переключения обычно транзисторы используют в активном режиме,
используя схемные ухищрения (токовое зеркало, дифкаскад, схема с общей базой),
причем чем выше ток, тем больше скорость.

Или хотя бы так

А что такое импульсный нанорежим?
И можно рабочую схему?

Видимо работа в ключевом режиме с длительностями импульсов единицы - десятки нс.