三極管的工作原理及其開關(guān)電路設計

三極管的工作原理對三極管放大作用的理解，切記一點：能量不會無緣無故的產(chǎn)生，所以，三極管一定不會產(chǎn)生能量。但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流去控制大電流。放大的原理就在于：通過小的交流輸入，控制大的靜態(tài)直流。假設三極管是個大壩，這個大壩奇怪的地方是，有兩個閥門，一個大閥門，一個小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。所以，平常的工作流程便是，每當放水的時候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細流沖擊大閥門的開關(guān)，大閥門隨之打開，洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應地不停改變，假若能嚴格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。在這里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是輸入信號。當然，如果把水流比為電流的話，會更確切，因為三極管畢竟是一個電流控制元件。如果某一天，天氣很旱，江水沒有了，也就是大的水流那邊是空的。管理員這時候打開了小閥門，盡管小閥門還是一如既往地沖擊大閥門，并使之開啟，但因為沒有水流的存在，所以，并沒有水流出來。這就是三極管中的截止區(qū)。飽和區(qū)是一樣的，因為此時江水達到了很大很大的程度，管理員開的閥門大小已經(jīng)沒用了。如果不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的擊穿。在模擬電路中，一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號的時候，水流也會流，所以，不工作的時候，也會有功耗。而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個狀態(tài)。當不工作的時候，閥門是完全關(guān)閉的，沒有功耗。結(jié)構(gòu)與操作原理三極管的基本結(jié)構(gòu)是兩個反向連結(jié)的pn接面，如圖1所示，可有pnp和npn兩種組合。三個接出來的端點依序稱為射極(emitter,E)、基極(base,B)和集極(collector,C)，名稱來源和它們在三極管操作時的功能有關(guān)。圖中也顯示出npn與pnp三極管的電路符號，射極特別被標出，箭號所指的極為n型半導體，和二極體的符號一致。在沒接外加偏壓時，兩個pn接面都會形成耗盡區(qū)，將中性的p型區(qū)和n型區(qū)隔開。

圖1pnp(a)與npn(b)三極管的結(jié)構(gòu)示意圖與電路符號。三極管的電特性和兩個pn接面的偏壓有關(guān)，工作區(qū)間也依偏壓方式來分類，這里我們先討論最常用的所謂”正向活性區(qū)”(forwardactive)，在此區(qū)EB極間的pn接面維持在正向偏壓，而BC極間的pn接面則在反向偏壓，通常用作放大器的三極管都以此方式偏壓。圖2(a)為一pnp三極管在此偏壓區(qū)的示意圖。EB接面的空乏區(qū)由于在正向偏壓會變窄，載體看到的位障變小，射極的電洞會注入到基極，基極的電子也會注入到射極；而BC接面的耗盡區(qū)則會變寬，載體看到的位障變大，故本身是不導通的。圖2(b)畫的是沒外加偏壓，和偏壓在正向活性區(qū)兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖。三極管和兩個反向相接的pn二極管有什么差別呢？其間最大的不同部分就在于三極管的兩個接面相當接近。以上述之偏壓在正向活性區(qū)之pnp三極管為例，射極的電洞注入基極的n型中性區(qū)，馬上被多數(shù)載體電子包圍遮蔽，然后朝集電極方向擴散，同時也被電子復合。當沒有被復合的電洞到達BC接面的耗盡區(qū)時，會被此區(qū)內(nèi)的電場加速掃入集電極，電洞在集電極中為多數(shù)載體，很快藉由漂移電流到達連結(jié)外部的歐姆接點，形成集電極電流IC。IC的大小和BC間反向偏壓的大小關(guān)系不大?；鶚O外部僅需提供與注入電洞復合部分的電子流IBrec，與由基極注入射極的電子流InB?E(這部分是三極管作用不需要的部分)。InB?E在射極與與電洞復合，即InB?E=IErec。pnp三極管在正向活性區(qū)時主要的電流種類可以清楚地在圖3(a)中看出。耗盡區(qū)電子位能分布電洞位能分布電子位能分布電洞位能分布圖2(a)—pnp三極管偏壓在正向活性區(qū)；(b)沒外加偏壓，和偏壓在正向活性區(qū)兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖比較。曾子位詵廿如射隧椎洞注入基枷—重制位能麗活性區(qū)兩種情形下，電洞和電子的電位能的分布圖比較。曾子位詵廿如射隧椎洞注入基枷—重制位能麗圖3(a)pnp三極管在正向活性區(qū)時主要的電流種類；(b)電洞電位能分布及注入的情形；(c)電子的電位能分布及注入的情形。一般三極管設計時，射極的摻雜濃度較基極的高許多，如此由射極注入基極的射極主要載體電洞(也就是基極的少數(shù)載體)IpE?B電流會比由基極注入射極的載體電子電流InB?E大很多，三極管的效益比較高。圖3(b)和(c)個別畫出電洞和電子的電位能分布及載體注入的情形。同時如果基極中性區(qū)的寬度WB愈窄，電洞通過基極的時間愈短，被多數(shù)載體電子復合的機率愈低，到達集電極的有效電洞流IpE?C愈大，基極必須提供的復合電子流也降低，三極管的效益也就愈高。集電極的摻雜通常最低，如此可增大CB極的崩潰電壓，并減小BC間反向偏壓的pn接面的反向飽和電流，這里我們忽略這個反向飽和電流。由圖4(a)，我們可以把各種電流的關(guān)系寫下來：射極電流基極電流集電極電流三極管的工作原理(2)三極管截止與飽合狀態(tài)截止狀態(tài)三極管作為開關(guān)使用時，仍是處于下列兩種狀態(tài)下工作。1.截止(cut。1^)狀態(tài):如圖5所示，當三極管之基極不加偏壓或加上反向偏壓使BE極截止時(BE極之特性和二極管相同，須加上大于0.7V之正向偏壓時才態(tài)導通)，基極電流IB=0，因為IC=0IB，所以IC=IE=0，此時CE極之間相當于斷路，負載無電流。a)基極(B)不加偏壓使基極電流IB等于零 (b)基極(B)加上反向偏

壓使基極電流IB等于零之間形同段路，負載無(c)此時集極(C)與射極(E)電流通過0 Ic=I：壓使基極電流IB等于零之間形同段路，負載無(c)此時集極(C)與射極(E)電流通過0 Ic=I：=O圖5三極管截止狀態(tài)飽合狀態(tài)飽合(saturation)狀態(tài):如圖6所示，當三極管之基極加入駛大的電流時，因為IC=IE=0XIB，射極和集極的電流亦非常大，此時，集極與射極之間的電壓降非常低(VCE為0.4V以下)，其意義相當于集極與射極之間完全導通，此一狀態(tài)稱為三極管飽合。C-E極之間視同偏 壓 使 IB(b)此時足夠大(b)此時足夠大集電極； E發(fā)矗 發(fā)射根圖7PNP型三極管 圖8NPN型三極管三極管的特性曲線1、 輸入特性圖2（b）是三極管的輸入特性曲線，它表示Ib隨Ube的變化關(guān)系，其特點是：1）當Uce在0-2伏范圍內(nèi)，曲線位置和形狀與Uce有關(guān)，但當Uce高于2伏后，曲線Uce基本無關(guān)通常輸入特性由兩條曲線（I和II）表示即可。2） 當UbeVUbeR時，Ib^O稱（0?UbeR）的區(qū)段為“死區(qū)”當Ube>UbeR時，Ib隨Ube增加而增加，放大時，三極管工作在較直線的區(qū)段。3） 三極管輸入電阻，定義為：rbe=（AUbe/Alb）Q點，其估算公式為：rbe=rb+（B+1）（26毫伏/Ie毫伏）rb為三極管的基區(qū)電阻，對低頻小功率管，rb約為300歐。2、 輸出特性輸出特性表示Ic隨Uce的變化關(guān)系（以Ib為參數(shù)）從圖9（C）所示的輸出特性可見，它分為三個區(qū)域：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。截止區(qū)當Ube<0時，則Ibe0，發(fā)射區(qū)沒有電子注入基區(qū)，但由于分子的熱運動，集電集仍有小量電流通過，即Ic=Iceo稱為穿透電流，常溫時Iceo約為幾微安，錯管約為幾十微安至幾百微安，它與集電極反向電流Icbo的關(guān)系是：Icbo=（1+B）Icbo常溫時硅管的Icbo小于1微安，錯管的Icbo約為10微安，對于錯管，溫度每升高12°C，Icbo數(shù)值增加一倍，而對于硅管溫度每升高8C，Icbo數(shù)值增大一倍，雖然硅管的Icbo隨溫度變化更劇烈，但由于錯管的Icbo值本身比硅管大，所以錯管仍然受溫度影響較嚴重的管，放大區(qū)，當晶體三極管發(fā)射結(jié)處于正偏而集電結(jié)于反偏工作時，Ic隨Ib近似作線性變化，放大區(qū)是三極管工作在放大狀態(tài)的區(qū)域。飽和區(qū)當發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于正偏狀態(tài)時，Ic基本上不隨Ib而變化，失去了放大功能。根據(jù)三極管發(fā)射結(jié)和集電結(jié)偏置情況，可能判別其工作狀態(tài)。圖9三極管的主要參數(shù)1、 直流參數(shù)集電極一基極反向飽和電流Icbo,發(fā)射極開路(Ie=0)時，基極和集電極之間加上規(guī)定的反向電壓Vcb時的集電極反向電流，它只與溫度有關(guān)，在一定溫度下是個常數(shù)，所以稱為集電極一基極的反向飽和電流。良好的三極管，Icbo很小，小功率錯管的Icbo約為1?10微安，大功率錯管的Icbo可達數(shù)毫安培，而硅管的Icbo則非常小，是毫微安級。集電極一發(fā)射極反向電流Iceo(穿透電流)基極開路(Ib=0)時，集電極和發(fā)射極之間加上規(guī)定反向電壓Vce時的集電極電流。Iceo大約是Icbo的8倍即Iceo=(1+p)IcbooIcbo和Iceo受溫度影響極大，它們是衡量管子熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)，其值越小，性能越穩(wěn)定，小功率錯管的Iceo比硅管大。發(fā)射極---基極反向電流Iebo集電極開路時，在發(fā)射極與基極之間加上規(guī)定的反向電壓時發(fā)射極的電流，它實際上是發(fā)射結(jié)的反向飽和電流。直流電流放大系數(shù)81(或hEF)這是指共發(fā)射接法，沒有交流信號輸入時，集電極輸出的直流電流與基極輸入的直流電流的比值，即：81=Ic/Ib2、 交流參數(shù)交流電流放大系數(shù)8(或hfe)這是指共發(fā)射極接法，集電極輸出電流的變化量Ac與基極輸入電流的變化量^Ib之比，即：8=AIc/AIb一般電晶體的8大約在10-200之間，如果8太小，電流放大作用差，如果8太大，電流放大作用雖然大，但性能往往不穩(wěn)定。共基極交流放大系數(shù)。(或hfb)這是指共基接法時，集電極輸出電流的變化是AIc與發(fā)射極電流的變化量AIe之比，即：a=AIc/AIe因為AIcVAIe，故aV1。高頻三極管的a>0.90就可以使用a與8之間的關(guān)系：a=8/(1+8)8=a/(1-a)F/(1-a)截止頻率f8、fa當8下降到低頻時0.707倍的頻率，就什發(fā)射極的截止頻率f8；當a下降到低頻時的0.707倍的頻率，就什基極的截止頻率faof8、fa是表明管子頻率特性的重要參數(shù)，它們之間的關(guān)系為：fpR（1-a）fa（4）特征頻率fT因為頻率f上升時，p就下降，當p下降到1時，對應的fT是全面地反映電晶體的高頻放大性能的重要參數(shù)。3、極限參數(shù)（1） 集電極最大允許電流ICM當集電極電流Ic增加到某一數(shù)值，引挪值下降到額定值的2/3或1/2，這時的Ic值稱為ICM。所以當Ic超過ICM時，雖然不致使管子損壞，但（3值顯著下降，影響放大品質(zhì)。（2） 集電極----基極擊穿電壓BVCBO當發(fā)射極開路時，集電結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBO。（3） 發(fā)射極-----基極反向擊穿電壓BVEBO當集電極開路時，發(fā)射結(jié)的反向擊穿電壓稱為BVEBOo（4） 集電極-----發(fā)射極擊穿電壓BVCEO當基極開路時，加在集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓，使用時如果Vce>BVceo，管子就會被擊穿。（5） 集電極最大允許耗散功率PCM集電流過Ic，溫度要升高，管子因受熱而引起參數(shù)的變化不超過允許值時的最大集電極耗散功率稱為PCM。管子實際的耗散功率于集電極直流電壓和電流的乘積，即Pc=UceXIc.使用時慶使PcVPCMoPCM與散熱條件有關(guān)，增加散熱片可提高PCMo三極管的工作原理（3）2010年03月08日星期一11:08晶體三極管用途晶體三極管的用途主要是交流信號放大，直流信號放大和電路開關(guān)。晶體三極管偏置使用晶體管作放大用途時，必須在它的各電極上加上適當極性的電壓，稱為“偏置電壓”簡稱“偏壓”，又“偏置偏流”。電路組成上叫偏置電路。晶體管各電極加上適當?shù)钠秒妷褐?，各電極上便有電流流動。通過發(fā)射極的電流稱為“射極電流”，用IE表示；通過基極的電流稱為“基極電流”，用IB表示；通過集電極的電流稱為“集極電流”，用IC表示。IB基桎髦流K集桎重流IE射桎t流圖10晶體管三個電極的電流有一定關(guān)系，公式如下IE=IB+IC晶體三極管的三種放大電路三極管放大電路當晶體管被用作放大器使用時，其中兩個電極用作信號(待放大信號)的輸入端子；兩個電極作為信號(放大后的信號)的輸出端子。那么，晶體管三個電極中，必須有一個電極既是信號的輸入端子，又同時是信號的輸出端子，這個電極稱為輸入信號和輸出信號的公共電極。按晶體管公共電極的不同選擇，晶體管放大電路有三種：共基極電路(Commonbasecircuit)>共射極電路(Commonemittercircuit)和共集極電路(Commoncollectorcircuit)，如下圖示。圖11由于共射極電路放大電路的電流增益和電壓增益均較其它兩種放大電路為大，故多用作訊號放大使用。晶體三極管的放大作用晶體管是一個電流控制組件，其集極電流IC可以由基極電流IB控制，只需輕微的改變基流IB就可以引起很大的集流變化IC。由于晶體管基流IB的輕微變化可以控制較大的集流IC，我們利用這一特點，用它來放大微弱的電信號，稱為晶體管的放大作用(Amplification)，簡稱晶體管放大。簡單來說，晶體管的放大原理是把微弱的電信號(微弱的電壓信號Vi)加在基極上，使基極電流按電信號變化，通過晶體管的電流控制作用，就可以在負載上得到與原信號變化一樣，但增強了的電信號(較大的電壓信號Vo)。三極管開關(guān)電路設計三極管除了可以當做交流信號放大器之外，也可以做為開關(guān)之用。嚴格說起來，三極管與一般的機械接點式開關(guān)在動作上并不完全相同，但是它卻具有一些機械式開關(guān)所沒有的特點。圖1所示，即為三極管電子開關(guān)的基本電路圖。由下圖可知，負載電阻被直接跨接于三極管的集電極與電源之間，而位居三極管主電流的回路上，inin圖1基本的三極管開關(guān)輸入電壓Vin則控制三極管開關(guān)的開啟(open)與閉合(closed)動作，當三極管呈開啟狀態(tài)時，負載電流便被阻斷，反之，當三極管呈閉合狀態(tài)時，電流便可以流通。詳細的說，當Vin為低電壓時，由于基極沒有電流，因此集電極亦無電流，致使連接于集電極端的負載亦沒有電流，而相當于開關(guān)的開啟，此時三極管乃勝作于截止(cutoff)區(qū)。同理，當Vin為高電壓時，由于有基極電流流動，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負載回路便被導通，而相當于開關(guān)的閉合，此時三極管乃勝作于飽和區(qū)(saturation)。838電子一、三極管開關(guān)電路的分析設計由于對硅三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為0.6伏特，因此欲使三極管截止，Vin必須低于0.6伏特，以使三極管的基極電流為零。通常在設計時，為了可以更確定三極管必處于截止狀態(tài)起見，往往使Vin值低于0.3伏特。(838電子資源)當然輸入電壓愈接近零伏特便愈能保證三極管開關(guān)必處于截止狀態(tài)。欲將電流傳送到負載上，則三極管的集電極與射極必須短路，就像機械開關(guān)的閉合動作一樣。欲如此就必須使Vin達到夠高的準位，以驅(qū)動三極管使其進入飽和工作區(qū)工作，三極管呈飽和狀態(tài)時，集電極電流相當大，幾乎使得整個電源電壓Vcc均跨在負載電阻上，如此則VcE便接近于0，而使三極管的集電極和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)奧姆定律三極管呈飽和時，其集電極電流應該為：因此，基極電流最少應為：〒 Ic(sat)VCCB—BRld（式1）上式表出了IC和舊之間的基本關(guān)系，式中的p值代表三極管的直流電流增益，對某些三極管而言，其交流p值和直流p值之間，有著甚大的差異。欲使開關(guān)閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過或等于(式1)式所要求的最低基極電流值。由于基極回路只是一個電阻和基射極接面的串聯(lián)電路，故Vin可由下式來求解：Vin=I^悔和｝Re+0.6VVtRhVin=+0,6V-?^--''（式2）一旦基極電壓超過或等于(式2)式所求得的數(shù)值，三極管便導通，使全部的供應電壓均跨在負載電阻上，而完成了開關(guān)的閉合動作?？偠灾龢O管接成圖1的電路之后，它的作用就和一只與負載相串聯(lián)的機械式開關(guān)一樣，而其啟閉開關(guān)的方式，則可以直接利用輸入電壓方便的控制，而不須采用機械式開關(guān)所常用的機械引動(mechanicalactuator)、螺管柱塞(solenoidplunger)或電驛電樞(relayarmature)等控制方式。為了避免混淆起見，本文所介紹的三極管開關(guān)均采用NPN三極管，當然NPN三極管亦可以被當作開關(guān)來使用，只是比較不常見罷了。例題1試解釋出在圖2的開關(guān)電路中，欲使開關(guān)閉合(三極管飽和)所須的輸入電壓為何?并解釋出此時之負載電流與基極電流值？解：由2式可知，在飽和狀態(tài)下，所有的供電電壓完全跨降于負載電阻上，因此Vcc24V'5福F=L5A由方程式(1)可知Vcc24VI啪種=p&j=(150)0&)=10mA因此輸入電壓可由下式求得：Vin=lB（w）Rb+0.6V=（10mA）QK）+0.6V=10.6V24V圖2用三極管做為燈泡開關(guān)由例題1-1得知，欲利用三極管開關(guān)來控制大到1.5A的負載電流之啟閉動作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過大電流，卻不須要裝上散熱片，因為當負載電流流過時，三極管呈飽和狀態(tài)，其VCE趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。二、三極管開關(guān)與機械式開關(guān)的比較截至目前為止，我們都假設當三極管開關(guān)導通時，其基極與射極之間是完全短路的。事實并非如此，沒有任何三極管可以完全短路而使VCE=0，大多數(shù)的小信號硅質(zhì)三極管在飽和時，VCE（飽和）值約為0.2伏特，縱使是專為開關(guān)應用而設計的交換三極管，其VCE（飽和）值頂多也只能低到0.1伏特左右，而且負載電流一高，VCE（飽和）值還會有些許的上升現(xiàn)象，雖然對大多數(shù)的分析計算而言，VCE（飽和）值可以不予考慮，但是在測試交換電路時，必須明白VCE（飽和）值并非真的是0。雖然VCE（飽和）的電壓很小，本身微不足道，但是若將幾個三極管開關(guān)串接起來，其總和的壓降效應就很可觀了，不幸的是機械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的方式來工作的，如圖3（a）所示，三極管開關(guān)無法模擬機械式開關(guān)的等效電路（如圖3（b）所示）來工作，這是三極管開關(guān)的一大缺點。圖3三極管開關(guān)與機械式開關(guān)電路幸好三極管開關(guān)雖然不適用于串接方式，卻可以完美的適用于并接的工作方式，如圖4所示者即為一例。三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機械式開關(guān)相較，具有下列四大優(yōu)點：Vcc三極管開關(guān)不具有活動接點部份，因此不致有磨損之慮，可以使用無限多次，一般的機械式開關(guān)，由于接點磨損，頂多只能使用數(shù)百萬次左右，而且其接點易受污損而影響工作，因此無法在臟亂的環(huán)境下運作，三極管開關(guān)既無接點又是密封的，因此無此顧慮。三極管開關(guān)的動作速度較一般的開關(guān)為快，一般開關(guān)的啟閉時間是以毫秒(ms)來計算的，三極管開關(guān)則以微秒(〃計。三極管開關(guān)沒有躍動(bounce)現(xiàn)象。一般的機械式開關(guān)在導通的瞬間會有快速的連續(xù)啟閉動作，然后才能逐漸達到穩(wěn)定狀態(tài)。利用三極管開關(guān)來驅(qū)動電感性負載時，在開關(guān)開啟的瞬間，不致有火花產(chǎn)生。反之，當機械式開關(guān)開啟時，由于瞬間切斷了電感性負載樣上的電流，因此電感之瞬間感應電壓，將在接點上引起弧光，這種電弧非但會侵蝕接點的表面，亦可能造成干擾或危害。三、三極管開關(guān)的測試三極管開關(guān)不像機械式開關(guān)可以光憑肉眼就判斷出它目前的啟閉狀態(tài)，因此必須利用電表來加以測試。在圖5所示的標準三極管開關(guān)電路中，當開關(guān)導通時，VEC的讀值應該為0，反之當開關(guān)切斷時，VCE應對于VCC。三極管開關(guān)在切斷的狀況下，由于負載上沒有電流流過，因此也沒有壓降，所以全部的供應電壓均跨降在開關(guān)的兩端，因此其VCE值應等于VCC，這和機械式開關(guān)是完全相同的。如果開關(guān)本身應導通而未導通，那就得測試Vin的大小了。欲保證三極管導通，其基極的Vin電壓值就必須夠高，如果Vin值過低，則問題就出自信號源而非三極管本身了。假使在Vin的準位夠高，驅(qū)動三極管導通絕無問題時，而負載卻仍未導通，那就要測試電源電壓是否正常了。在導通的狀態(tài)下，硅三極管的VBE值約為0.6伏特，假使Vin值夠高，而VBE值卻高于和低于0.6伏特，例如VBE為1.5伏特或0.2伏特，這表示基射極接面可能已經(jīng)損壞，必須將三極管換掉。當然這一準則也未必百分之百正確，許多大電流額定的功率三極管，其VBE值經(jīng)常是超過1伏特的，因此即使VBE的讀值達到1.5伏特，也未必就能肯定三極管的接面損壞，這時候最好先查閱三極管規(guī)格表后再下斷言。一旦VBE正常且有基極電流流動時，便必須測試VCE值，假使VCE趨近于VCC，就表示三極管的集基接面損壞，必須換掉三極管。假使VCE趨近于零伏特，而負載仍未導通，這可能是負載本身有開路現(xiàn)象發(fā)生，因此必須檢換負載。圖5三極管開關(guān)電路，各主要測試電的電壓圖當Vin降為低電壓準位，三極管理應截止而切斷負載，如果負載仍舊未被切斷，那可能是三極管的集基極和集射極短路，必須加以置換。第二節(jié)基本三極管開關(guān)之改進電路有時候，我們所設定的低電壓準位未必就能使三極管開關(guān)截止，尤其當輸入準位接近0.6伏特的時候更是如此。想要克服這種臨界狀況，就必須采取修正步驟，以保證三極管必能截止。圖6就是針對這種狀況所設計的兩種常見之改良電路。圖6確保三極管開關(guān)動作，正確的兩種改良電路圖6(a)的電路，在基射極間串接上一只二極管，因此使得可令基極電流導通的輸入電壓值提升了0.6伏特，如此即使Vin值由于信號源的誤動作而接近0.6伏特時，亦不致使三極管導通，因此開關(guān)仍可處于截止狀態(tài)。圖6(b)的電路加上了一只輔助-截止(hold-off)電阻R2,適當?shù)腞1，R2及Vin值設計，可于臨界輸入電壓時確保開關(guān)截止。由圖6(b)可知在基射極接面未導通前(舊0)，R1和R2形成一個串聯(lián)分壓電路，因此R1必跨過固定(隨Vin而變)的分電壓，所以基極電壓必低于Vin值，因此即使Vin接近于臨界值(Vin=0.6伏特)，基極電壓仍將受連接于負電源的輔助-截止電阻所拉下，使低于0.6伏特。由于R1，R2及VBB值的刻意設計，只要Vin在高值的范圍內(nèi)，基極仍將有足夠的電壓值可使三極管導通，不致受到輔助-截止電阻的影響。加速電容器(speed-upcapacitors)在要求快速切換動作的應用中，必須加快三極管開關(guān)的切換速度。圖7為一種常見的方式，此方法只須在RB電阻上并聯(lián)一只加速電容器，如此當Vin由零電壓往上升并開始送電流至基極時，電容器由于無法瞬間充電，故形同短路，然而此時卻有瞬間的大電流由電容器流向基極，因此也就加快了開關(guān)導通的速度。稍后，待充電完畢后，電容就形同開路，而不影響三極管的正常工作。圖7加了加速電容器的電路一旦輸入電壓由高準位降回零電壓準位時，電容器會在極短的時間內(nèi)即令基射極接面變成反向偏壓，而使三極管開關(guān)迅速切斷，這是由于電容器的左端原已充電為正電壓，如圖6-9所示，因此在輸入電壓下降的瞬間，電容器兩端的電壓無法瞬間改變?nèi)詫⒕S持于定值，故輸入電壓的下降立即使基極電壓隨之而下降，因此令基射極接面成為反向偏壓，而迅速令三極管截止。適當?shù)倪x取加速電容值可使三極管開關(guān)的切換時間減低至幾十分之微秒以下，大多數(shù)的加速電容值約為數(shù)百個微微法拉(pF)。有時候三極管開關(guān)的負載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成圖8的方式，這種接法和小信號交流放大器的電路非常接近，只是少了一只輸出耦合電容器而已。這種接法和正常接法的動作恰好相反，當三極管截止時，負載獲能，而當三極管導通時，負載反被切斷，這兩種電路的形式都是常見的，因此必須具有清晰的分辨能力。VccRcRldRld圖8將負載接于三極管開關(guān)電路的改進接法圖騰式開關(guān)(Totem-poleswitches)假使圖8的三極管開關(guān)加上了電容性負載(假定其與RLD并聯(lián))，那么在三極管截止后，由于負載電壓必須經(jīng)由RC電阻對電容慢慢充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時間常數(shù)(RC)便愈大，而使得負載電壓之上升速率愈慢，在某些應用中，這種現(xiàn)象是不容許的，因此必須采用圖9的改良電路。

信號輸入圖9圖騰式三極管開關(guān)信號輸入圖9圖騰式三極管開關(guān)圖騰式電路是將一只三極管直接迭接于另一三極管之上所構(gòu)成的，它也因此而得名。欲使負載獲能，必須使Q1三極管導通，同時使Q2三極管截斷，如此負載便可經(jīng)由Q1而連接至VCC上，欲使負載去能，必須使Q1三極管截斷，同時使Q2三極管導通，如此負載將經(jīng)由Q2接地。由于Q1的集電極除了極小的接點電阻外，幾乎沒有任何電阻存在(如圖9所示)，因此負載幾乎是直接連接到正電源上的，也因此當Q1導通時，就再也沒有電容的慢速充電現(xiàn)象存在了。所以可說Q1"將負載拉起”，而稱之為“挽起(pullup)三極管”，Q2則稱為“拉下(pulldown)三極管”。圖9左半部的輸入控制電路，負責Q1和Q2三極管的導通與截斷控制，但是必須確保Q1和Q2使不致同時導通，否則將使VCC和地之間經(jīng)由Q1和Q2而形同短路，果真如此，則短路的大電流至少將使一只三極管燒毀。因此圖騰式三極管開關(guān)絕對不