晶體管的開關(guān)作用

晶體管的開關(guān)作用晶體三極管除了可作為放大器件應(yīng)用于各種模擬電路中外，還可以作為開關(guān)器件應(yīng)用在數(shù)字電路中。

以雙極型晶體三極管為例，由于靜態(tài)工作點(diǎn)的位置不同，晶體管有三種工作狀態(tài)。

1．放大狀態(tài)

如圖1所示，當(dāng)晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)處于輸出特性曲線的平坦部分即放大區(qū)時(shí)，晶體管工作在放大狀態(tài)，此時(shí)的特征為：

(1)放射結(jié)處于正向偏置（VBE＞0），集電結(jié)處于反向偏置（VBC＜0），如圖2(a)所示。圖1雙極型三極管的三種工作區(qū)

(2)集電極電流是基極電流的β倍，即IC＝βIB

2．飽和狀態(tài)

假如調(diào)小基極偏置電阻RB，使基極電流IB增加，則工作點(diǎn)Q將向上移動(dòng)。當(dāng)工作點(diǎn)移到Q1位置時(shí)則已到達(dá)特性曲線的彎曲部分，如圖1所示。假如再連續(xù)增加IB，則集電極電流IC已增加得很少，兩者在大小關(guān)系上不再滿意IC＝βIB，而是IC＜βIB，這時(shí)，晶體管就失去電流放大作用，進(jìn)入飽和區(qū)。

當(dāng)晶體管工作在飽和狀態(tài)時(shí)，其輸出電壓VCE已減到很小，對(duì)NPN型硅管而言，VCE＝VCE(sat)≈0.3V，比VBE(sat)(約為0.7V)還要小。即集電極電位比基極電位低，集電結(jié)已轉(zhuǎn)為正向偏置，如圖2(b)所示。所以射結(jié)集結(jié)均正偏是推斷三極管飽和的重要特征。

飽和時(shí)的集電極電流IC(sat)可由下式估算：

圖2雙極型晶體管的三種工作狀態(tài)

(a)放大；(b)飽和；(c)截止

綜上所述，晶體管工作于飽和狀態(tài)時(shí)：

，這是飽和的條件；放射結(jié)和集電結(jié)都處于正向偏置；、

3．截止?fàn)顟B(tài)

假如減小IB，則工作點(diǎn)向下移動(dòng)。當(dāng)IB＝0時(shí)，工作點(diǎn)移至Q2，如圖1所示。這時(shí)IC＝ICEO≈0，VCE≈VCC，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)。IB＝0的曲線以下的區(qū)域是晶體管的截止工作區(qū)。

實(shí)際上，考慮到晶體三極管放射結(jié)的結(jié)電壓，對(duì)硅管而言，VBE＜0.5V時(shí)已開頭截止。為了保證牢靠截止，常使VBE＝0或加反向偏置。因此，射結(jié)集結(jié)均反偏是晶體管截止時(shí)的基本特征，如圖2(c)所示。

雙極型晶體管結(jié)電壓的典型數(shù)據(jù)列于表1中。

表1雙極型晶體管結(jié)電壓的典型數(shù)據(jù)

由以上的分析可知，假如我們把晶體管的集電極、放射極之間等效成一個(gè)電子開關(guān)，當(dāng)晶體管飽和時(shí)，VCE(sat)≈0，猶如電子開關(guān)被接通，其間電阻很小；當(dāng)晶體管截止時(shí)，IC≈0，猶如