三极管开关原理_与_场效应管开关原理_看过就全懂了_.pdf

三极管开关原理 与 场效应管开关原理(看过就全懂了） 2009-07-06 02:35 BJT 的开关工作原理： 形象记忆法 ： 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生， 所以，三极管一定不会产生能量。它只是把电源的能量转换成信号的能 量罢了。但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流控制大电流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个 大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打 不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门， 很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开， 汹涌的江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变， 假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube 就是小水流，Uce 就是大水流，人就是输入信号。当然， 如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制 元件。 如果水流处于可调节的状态，这种情况就是三极管中的线性放大区。 如果那个小的阀门开启的还不够，不能打开大阀门，这种情况就是 三极管中的截止区。 如果小的阀门开启的太大了，以至于大阀门里放出的水流已经到了 它极限的流量，这种情况就是三极管中的饱和区。但是你关小小阀门的 话，可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 如果有水流存在一个水库中，水位太高（相应与 Uce 太大），导致 不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的反向击穿。PN 结的击穿又 有热击穿和电击穿。当反向电流和反向电压的乘积超过 PN 结容许的耗散 功率，直至 PN 结过热而烧毁，这种现象就是热击穿。电击穿的过程是可 逆的，当加在 PN 结两端的反向电压降低后，管子仍可以恢复原来的状态。 电击穿又分为雪崩击穿和齐纳击穿两类，一般两种击穿同时存在。电压 低于 5－6V 的稳压管，齐纳击穿为主，电压高于 5－6V 的稳压管，雪崩 击穿为主。电压在 5－6V 之间的稳压管，两种击穿程度相近，温度系数 最好，这就是为什么许多电路使用 5－6V 稳压管的原因。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输 出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候， 也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候， 阀门是完全关闭的，没有功耗。比如用单片机外界三极管驱动数码管时， 确实会对单片机管脚输出电流进行一定程度的放大，从而使电流足够大 到可以驱动数码管。但此时三极管并不工作在其特性曲线的放大区，而 是工作在开关状态（饱和区）。当单片机管脚没有输出时，三极管工作 在截止区，输出电流约等于 0。 在制造三极管时，要把发射区的 N 型半导体电子浓度做的很大，基 区 P 型半导体做的很薄，当基极的电压大于发射极电压（硅管要大 0.7V， 锗管要大 0.3V）而小于集电极电压时，这时发射区的电子进入基区，进 行复合，形成 Ie；但由于发射区的电子浓度很大，基区又很薄，电子就 会穿过反向偏置的集电结到集电区的 N 型半导体里，形成 Ic；基区的空 穴被复合后，基极的电压又会进行补给，形成 Ib。 理论记忆法： 当 BJT 的发射结和集电结均为反向偏置（VBE＜0，VBC＜0），只有 很小的反向漏电流 IEBO 和 ICBO 分别流过两个结，故 iB≈ 0，iC≈ 0， VCE ≈ VCC，对应于下图中的Ａ点。这时集电极回路中的 c、e 极之间近 似于开路，相当于开关断开一样。BJT 的这种工作状态称为截止。 当发射结和集电结均为正向偏置（VBE＞0，VBC＞0）时，调节 RB， 使 IB=VCC / RC，则 BJT 工作在上图中的 C 点，集电极电流 iC 已接近于 最大值 VCC / RC，由于 iC 受到 RC 的限制，它已不可能像放大区那样随 着 iB 的增加而成比例地增加了，此时集电极电流达到饱和，对应的基极 电流称为基极临界饱和电流 IBS（ ），而集电极电流称为集电极饱和电 流 ICS（VCC / RC）。此后，如果再增加基极电流，则饱和程度加深，但 集电极电流基本上保持在 ICS 不再增加，集电极电压 VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为 BJT 的饱和压降，它也基 本上不随 iB 增加而改变。由于 VCES 很小，集电极回路中的 c、e 极之间 近似于短路，相当于开关闭合一样。BJT 的这种工作状态称为饱和。由于 BJT 饱和后管压降均为 0.3V，而发射结偏压为 0.