返回目录
1 .基本用法用BJT晶体管实现开关功能是一种常用的实用电路。 与逻辑门电路一样，将BJT用于开关电路时，也只能在饱和区域和截止区域工作。
如下图所示，开关功能的实现电路也可以是发光二极管、电机等。
图3-10.01
开关电路的动作原理如下。
向vi输入0V时，晶体管截止，负载RL中没有电流流动
向vi输入高电平时，晶体管导通，达到饱和状态，电流流过负载RL，负载的电压与VCC-VCEsat大致相等。
开关电路的RB值的设计思路也与上述逻辑门相同，根据负载RL的实际情况计算晶体管进入饱和区域的RB，并代入计算结果。 详细参照以下示例。
在案例3-10-1以下开关电路中，VCC=12V，电机负载的有效电阻为RL=5，晶体管的=100，要求vi的导通电压为5V。 ()1)能够操作电路的RB； )2)负载电流IL和负载功耗PL； (3)晶体管本身的损耗功率。
图3-10.a1
33558www.Sina.com/(1)晶体管临界饱和时：
此时的临界饱和电流ICsat如下。
然后，计算临界饱和时的IBsat值。 (处于临界饱和时，仍视为100 )。
设立该IBsat的RBsat如下。
为了使BJT达到更深的饱和，假设将RB选择为小于RBsat的值，并选择为100。
33558www.Sina.com/Rb为100时，IB如下所示。
此时的电流放大率如下。
在该RB值中，向vi输入5V，接通BJT，则晶体管确实处于饱和区域，可知原来的假设是正确的。
(2)当晶体管饱和时，负载电流IL如下。
负载下的功耗PL如下所示。
)3)晶体管的损耗功率PD如下。
可知晶体管中的损耗功率PD与负载功率PL相比还很小。
)4)补充说明：
在这种情况下，负载是电动机，一般对于含有这样的电感的负载(电动机、继电器线圈等)，用晶体管直接切断比较危险。 这是因为，电感中的电流急剧变化时，电感上会产生非常大的感应电动势，严重时可能会超过晶体管的破坏电压而破坏晶体管。
.2em;"> 所以一般的处理方法是在含有电感的负载旁边并联一个反向二极管，从而使得当晶体管关断时，电感中的剩余电流能够有回路泄掉，而不至于突变产生高压，如下图所示：图3-10.a2
2. 开关特性
由于有内部PN结和少数载流子的存在，所以和二极管一样，BJT晶体管在导通和关断时也不是瞬间完成的，而是有一定的延迟时间，如下图所示：
图3-10.02
• td：延迟时间（delay time），当基极输入变为高电平后，IC从0上升到目标值的10%所需的时间。
• tr：上升时间（rise time），IC从10%上升到90%所需的时间。
• ton：开启时间（on time），ton=ts+tr，当IC从0上升到90%时，我们就可以认为晶体管已基本开启。
• ts：存储时间（storage time），当基极开路或输入低电平后，IC从100%下降到90%所需的时间。
• tf：下降时间（fall time），IC从90%下降到10%所需的时间。
• toff：关断时间（off time），toff=ts+tf，当IC从100%下降到10%时，我们就可以认为晶体管已基本关断。
这些参数在晶体管数据规格书中都会给出，仍以3-8小节的2N4123为例，在规格书的Figure 2中，可读出这些参数值：
图3-10.03
当IC=20mA时，在图中可大致读出：
td = 13ns， tr=13ns， ts = 110ns， tf = 11ns
• 开启时间为：ton = td + tr = 13ns + 13ns = 26ns
• 关断时间为：toff = ts + tf = 100ns + 11ns = 111ns
在要求不太高的功率开关场合，以上的延迟时间基本也够用了。另外有一类晶体管称为开关型晶体管（switching transistor），其开启和关断时间要比上面的值再hcdby个数量级，都只有十几个纳秒（如BSV52等），具体可参看相关数据规格手册。
回到目录
（ end of 3-10）