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三極管開關(guān)電路原理

在高頻開關(guān)電路中，開關(guān)三極管應(yīng)用非常廣泛。無(wú)論是什么開關(guān)電路，都離不開開關(guān)三極管。了解三極管開關(guān)電路原理是非常必要的技術(shù)。下面詳細(xì)介紹三極管開關(guān)電路的工作原理及如何使開關(guān)三極管工作與開關(guān)下。
圖(a)中三極管為NPN型硅管。電阻Rb為基極電阻，電阻Rc為集電極電阻，晶體三極管T的基極b起控制的作用，通過(guò)它來(lái)控制開關(guān)開閉動(dòng)作，集電極c及發(fā)射極e形成開關(guān)兩個(gè)端點(diǎn)，由b極來(lái)控制其開閉，c.e兩端的電壓即為開關(guān)電路的輸出電壓vO。

1)當(dāng)輸入電壓vI為高電平時(shí)，晶體管導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合，集電極電壓vc≈0，即輸出低電平，而集電極電流iC≈VCC/RC。

2)當(dāng)輸入電壓vI為低電平時(shí)，由圖可見，晶體管截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，得集電極電流iC≈0，而集電極電壓vc≈VCC，即輸出為高電平。

如何使三極管工作于開關(guān)

晶體三極管的開關(guān)特性決定于管子的工作。晶體三極管輸出特性三個(gè)工作區(qū)，即截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū),如圖4.2.1(b)。
要使晶體三極管工作于開關(guān)的接通，就應(yīng)該使之工作于飽和區(qū)；

要使晶體三極管工作于開關(guān)的斷開，就應(yīng)該使之工作于截止區(qū)，發(fā)射極電流iE=0，晶體三極管處于截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開。集電結(jié)加有反向電壓，集電極電流iC=ICBO，而基極電流iB=-ICBO。說(shuō)明三極管截止時(shí)，iB并不是為0，而等于-ICBO�；鶚O開路時(shí)，外加電源電壓VCC使集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置晶體三極管基極電流iB=0時(shí)，晶體管并未進(jìn)入截止，iE=iC =ICEO還是較大的。晶體管進(jìn)入截止，晶體管基極與發(fā)射極加反向電壓，只存在集電極反向飽和電流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，為臨界截止。進(jìn)一步加大基極電壓的絕對(duì)值，當(dāng)大于VBO時(shí)，發(fā)射結(jié)處于反向偏置而截止，流過(guò)發(fā)射結(jié)的電流為反向飽和電流IEBO，晶體管進(jìn)入截止iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。發(fā)射結(jié)外加正向電壓不斷升高，集電極電流不斷。基極電流也，隨著基極電流iB 的基極電位vB升高，而隨著集電極電流iC的，集電極電位vC卻下降。當(dāng)基極電流iB增大到值時(shí)，將出現(xiàn)vBE =vCE的。集電結(jié)為零偏，晶體管出現(xiàn)臨界飽和。進(jìn)一步增大iB ，iB增大，使得集電結(jié)由零偏變?yōu)檎蚱�，集電結(jié)位壘降低，集電區(qū)電子也將注入基區(qū)，從而使集電極電流iC隨基極電流iB的增大而增大的速度減小。在基區(qū)存儲(chǔ)大量多余電子-空穴對(duì)，當(dāng)iB繼續(xù)增大時(shí)，iC基本維持不變，即iB失去對(duì)iC的控制作用，說(shuō)晶體管的放大能力大大減弱了。稱晶體管工作于飽和。地說(shuō)，在飽和時(shí)飽和壓降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由圖4.2.1(a)可看出，集電極電流iC的受外電路的限制。由電路可得出iC的最大值為ICM= VCC/ RC。晶體管進(jìn)入飽和，基極電流增大，集電極電流變化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶體管處于臨界飽和時(shí)的基極電流為IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC

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