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1 .基本用法用BJT晶體管實現開關功能是一種常用的實用電路。 與邏輯門電路一樣，將BJT用於開關電路時，也隻能在飽和區域和截止區域工作。

如下圖所示，開關功能的實現電路也可以是發光二極管、電機等。

圖3-10.01

開關電路的動作原理如下。

向vi輸入0V時，晶體管截止，負載RL中沒有電流流動

向vi輸入高電平時，晶體管導通，達到飽和狀態，電流流過負載RL，負載的電壓與VCC-VCEsat大致相等。

開關電路的RB值的設計思路也與上述邏輯門相同，根據負載RL的實際情況計算晶體管進入飽和區域的RB，並代入計算結果。 詳細參照以下示例。

在案例3-10-1以下開關電路中，VCC=12V，電機負載的有效電阻為RL=5，晶體管的=100，要求vi的導通電壓為5V。 ()1)能夠操作電路的RB； )2)負載電流IL和負載功耗PL； (3)晶體管本身的損耗功率。

圖3-10.a1

33558www.Sina.com/(1)晶體管臨界飽和時：

此時的臨界飽和電流ICsat如下。

然後，計算臨界飽和時的IBsat值。 (處於臨界飽和時，仍視為100 )。

設立該IBsat的RBsat如下。

為了使BJT達到更深的飽和，假設將RB選擇為小於RBsat的值，並選擇為100。

33558www.Sina.com/Rb為100時，IB如下所示。

此時的電流放大率如下。

在該RB值中，向vi輸入5V，接通BJT，則晶體管確實處於飽和區域，可知原來的假設是正確的。

(2)當晶體管飽和時，負載電流IL如下。

負載下的功耗PL如下所示。

)3)晶體管的損耗功率PD如下。

可知晶體管中的損耗功率PD與負載功率PL相比還很小。

)4)補充說明：

在這種情況下，負載是電動機，一般對於含有這樣的電感的負載(電動機、繼電器線圈等)，用晶體管直接切斷比較危險。 這是因為，電感中的電流急劇變化時，電感上會產生非常大的感應電動勢，嚴重時可能會超過晶體管的破壞電壓而破壞晶體管。

.2em;">      所以一般的處理方法是在含有電感的負載旁邊並聯一個反向二極管，從而使得當晶體管關斷時，電感中的剩餘電流能夠有回路泄掉，而不至於突變產生高壓，如下圖所示：

圖3-10.a2 

 

 

2. 開關特性

      由於有內部PN結和少數載流子的存在，所以和二極管一樣，BJT晶體管在導通和關斷時也不是瞬間完成的，而是有一定的延遲時間，如下圖所示：

圖3-10.02 

      • td：延遲時間（delay time），當基極輸入變為高電平後，IC從0上升到目標值的10%所需的時間。

      • tr：上升時間（rise time），IC從10%上升到90%所需的時間。

      • ton：開啟時間（on time），ton=ts+tr，當IC從0上升到90%時，色多多在线观看视频就可以認為晶體管已基本開啟。

      • ts：存儲時間（storage time），當基極開路或輸入低電平後，IC從100%下降到90%所需的時間。

      • tf：下降時間（fall time），IC從90%下降到10%所需的時間。

      • toff：關斷時間（off time），toff=ts+tf，當IC從100%下降到10%時，色多多在线观看视频就可以認為晶體管已基本關斷。

      這些參數在晶體管數據規格書中都會給出，仍以3-8小節的2N4123為例，在規格書的Figure 2中，可讀出這些參數值：

圖3-10.03 

      當IC=20mA時，在圖中可大致讀出：

      td = 13ns， tr=13ns， ts = 110ns， tf = 11ns

      • 開啟時間為：ton = td + tr = 13ns + 13ns = 26ns

      • 關斷時間為：toff = ts + tf = 100ns + 11ns = 111ns

      在要求不太高的功率開關場合，以上的延遲時間基本也夠用了。另外有一類晶體管稱為開關型晶體管（switching transistor），其開啟和關斷時間要比上麵的值再hcdby個數量級，都隻有十幾個納秒（如BSV52等），具體可參看相關數據規格手冊。

     

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