?。危校涡虰JT的結構如下圖所示。
從圖中可見NPN型BJT由兩個N型區和一個P型區構成了兩個PN結,并從三個區分別引出了集電極、基極和發射極。在電路圖中的符號如下圖所示。
?。校危行虰JT的結構如下圖中的上半部所示,下邊為電路圖中的符號。
這里的BJT英文原文是:Bipolar Junction Transistor,意為“雙極結晶體管”。也就是通常所說的三極管。
BJT的開關作用對應于有觸點開關的“斷開”和“閉合”。
上圖所示電路用來說明BJT開關作用,圖中BJT為NPN型硅管。
當輸入電壓V1=-VB 時,BJT的發射結和集電結均為反向偏置(VBE<0,VBC<0),只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個結,故iB≈ 0,iC≈ 0,VCE ≈ VCC,對應于上圖中的A點。這時集電極回路中的c、e極之間近似于開路,相當于開關斷開一樣。BJT的這種工作狀態稱為截止。
當V1=+VB2時,調節RB,使IB=VCC / RC,則BJT工作在上圖中的C點
,集電極電流iC已接近于最大值VCC / RC,由于iC受到RC的限制,它已不可能像放大區那樣隨著iB的增加而成比例地增加了 ,此時集電極電流達到飽和,對應的基極電流稱為基極臨界飽和電流IBS()
,而集電極電流稱為集電極飽和電流ICS(VCC / RC)。此后,如果再增加基極電流,則飽和程度加深,但集電極電流基本上保持在ICS不再增加,集電極電壓VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。這個電壓稱為BJT的飽和壓降,它也基本上不隨iB增加而改變。由于VCES很小,集電極回路中的c、e極之間近似于短路,相當于開關閉合一樣。
BJT的這種工作狀態稱為飽和。
由于BJT飽和后管壓降均為0.3V,而發射結偏壓為0.7V,因此飽和后集電結為正向偏置,即BJT飽和時集電結和發射結均處于正向偏置,這是判斷BJT工作在飽和狀態的重要依據。下圖示出了NPN型BJT飽和時各電極電壓的典型數據。
由此可見BJT相當于一個由基極電流所控制的無觸點開關。
BJT截止時相當于開關“斷開”,而飽和時相當于開關“閉合”。
?。危校涡虰JT截止、放大、飽和三種工作狀態的特點列于下表中。
BJT的開關過程和二極管一樣,也是內部電荷“建立”和“消散”的過程。因此BJT飽和與截止兩種狀態的相互轉換也是需要一定的時間才能完成的。
如上圖所示電路的輸入端加入一個幅度在-VB1和+VB2之間變化的理想方波,則輸出電流Ic的波形如下圖。
可見Ic的波形已不是和輸入波形一樣的理想方波,上升和下降沿都變得緩慢了。
為了對BJT開關的瞬態過程進行定量描述,通常引人以下幾個參數來表征:
以上4個參數稱為BJT的開關時間參數。
通常把ton=td+tr稱為開通時間,它反映了BJT從截止到飽和所需的時間;
把 t0ff= ts+tf稱為關閉時間,它反映了BJT從飽和到截止所需的時間。
開通時間和關閉時間總稱為BJT的開關時間,它隨管子類型不同而有很大差別,一般在幾十至幾百納秒的范圍,可以從器件手冊中查到
。
BJT的開關時間限制了BJT開關運用的速度。開關時間越短,開關速度越高。因此,要設法減小開關時間。
開通時間ton是建立基區電荷的時間,關閉時間toff是存儲電荷消散的時間。
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