三极管的开关原理

三极管的开关原理


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-19 编辑:xuzhiping 浏览次数: 4030

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摘要: 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...

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。

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。

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