开关特性
晶闸管的特点
晶闸管的特点
晶闸管的特点：
1、开关特性：晶闸管具有较强的开关特性，即在小输入电流和很小的电压差下，可在微秒级别内容直接承担大于千瓦的负载，承担功率器件特点，性能比开关管表现更好。
2、稳定性：晶闸管具有良好的稳定性，无需外接电容就可以达到高稳定性，并且在保证稳定性情况下，能够承担大于千瓦的电流负载，因此晶闸管在电源调节器技术中得到了广泛的应用。
3、受控特性：极小的控制和驱动电流，可以在测量微小的电压差的条件下控制强大的负载系统，可直接把小功率的输入电流转换成大功率的交流输出，这也是晶闸管作为集中系统控制器的重要原因之一。
4、阻断能力：晶闸管具有很强的阻断能力，即在小电流和很小的电压差下，可以在微秒级别直接承担大于千瓦的负载，可阻断高压和大电流模型，安全可靠。
5、散热特性：晶闸管具有良好的散热性能，在小电流情况下它的尖峰散热强度大于硅发射管；而当它的电流大于一定的阈值的时候，其热损失可大大降低，这有助于提高系统效率并延长其使用寿命。
6、反应速度：晶闸管的反应速度比普通硅发射管要快，可以在微秒级别内，控制一个大于千瓦的负载，这样就可以有效地防止因负载高速切换而带来的损耗和影响，是电源技术的重要元件。
7、安全性：晶闸管由于其结构安全性能稳定，多数电路结构中使用它作为保护元件，以降低系统停电率，改善系统的安全性能，保护系统的安全运行。
第五章 双极型晶体管开关特性
16
§5.2 晶体管的开关作用
1. 晶体管的三个状态及开关作用
集电极饱和电流 饱和度 过驱动因子 饱和压降
将t t r时Q 0条件代入式（ 12） 5 t r p ln( Ir I f Ir If I f Ir ) )
9
t f p ln(1
§5.1 p-n结二极管的开关特性
4. 薄基区二极管中的贮存电荷
1. p-n结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 3. 反向恢复时间的计算 5. 缩短反向恢复时间的措施
26
§5.3 晶体管的开关过程和开关时间
1. 电荷控制理论
QB n 将稳态下基区贮存的 定义基极时间常数 B IB 少子电荷与相应的基极电流联系起来。 QB 集电极时间常数 C IC QB 发射极时间常数 E IE
称为电荷控制参数，其相互关系及数值与器件本身参数有关
第五章 二极管和双极型晶体管的 开关特性
1 P-N结 2 直流特性
本章介绍二极管和晶体管的开关作用、开 关过程，并讨论晶体管开关特性与其基本 电学参数之间的关系，从而为设计和应用 开关管提供必要的理论根据。
3 频率特性
4 功率特性 5 开关特性
（6，7结型和绝 缘栅场效应晶体 管）
§5.1 p-n结二极管的开关特性 §5.2 晶体管的开关作用 §5.3 晶体管的开关过程和开关时间 §5.4 开关晶体管的正向压降和饱和
饱和区
直流负载线 Vce Vcc RL I c
开关特性测试原理
开关特性测试原理
开关特性测试是指对一种开关元器件进行测试，以验证开关的各种参数和特性是否符合设计要求。
其原理包括以下几个方面：
1. 接口测试：在开关的输入接口上施加电信号，并观察输出端口的响应。
通过改变输入信号的频率、幅度、波形等参数，可以测试开关的频率响应、动态范围、线性度等特性。
2. 隔离性测试：通过在开关的输入端口施加高电压、高电流等干扰信号，以测试开关的隔离能力。
同时，还可以观察开关在隔离信号作用下是否发生漏电、击穿等异常现象。
3. 结构测试：对开关的内部结构进行检查，包括观察接触电阻、触点间距、触点材料等。
通过测量接触电阻可以评估开关的导通性能，而观察触点间距可以评估开关的断开性能。
4. 寿命测试：对开关进行长时间工作测试，以评估其寿命和可靠性。
通过不断开关输入信号，并观察开关的响应和性能变化，可以推测开关的寿命和抗疲劳能力。
5. 温度测试：通过在不同温度条件下对开关进行测试，评估开关的温度特性。
可以观察开关在不同温度下的导通电阻、断开电阻、触点压降等参数的变化情况，来判断开关的温度稳定性和适应能力。
综上所述，开关特性测试通过多种手段来验证开关的性能和特性，以保证其在实际应用中的可靠性和稳定性。
在测试过程中，
需要根据具体的开关类型和设计要求，选择合适的测试方法和参数，以获得准确可靠的测试结果。
晶体管伏安特性与开关特性图文说明
晶体管伏安特性与开关特性图文说明1. 晶体管伏安特性曲线⑴输入特性曲线输入特性曲线是指当集电极与发射极之间电压U CE 为常数时， 输入回路中加在晶体管基极与发射极之间的发射结电压u BE 和基极电流i B 之间的关系曲线，如图2.7所示。
用函数关系式表示为:常数==CE BE B u u f i |)(⑵输出特性曲线输出特性曲线是在基极电流i B 一定的情况下，晶体管的集电极输出回路中，集电极与发射极之间的管压降u CE 和集电极电流i C 之间的关系曲线，如图2.8所示。
用函数式表示为常数==B CE C i u f i |)(图2.7 晶体管的输入特性曲线 图2.7输出特性曲线①截止区习惯上把i B ≤0的区域称为截止区，即i B ＝0的输出特性曲线和横坐标轴之间的区域。
若要使i B ≤0，晶体管的发射结就必须在死区以内或反偏，为了使晶体管能够可靠截止，通常给晶体管的发射结加反偏电压。
②放大区在这个区域内，发射结正偏，集电结反偏i C 与i B 之间满足电流分配关系i C ＝βi B ＋I CEO ， 输出特性曲线近似为水平线。
③饱和区如果发射结正偏时，出现管压降u CE ＜0.7V (对于硅管来说)，也就是u CB ＜0 的情况，称晶体管进入饱和区。
所以饱和区的发射结和集电结均处于正偏状态。
饱和区中的i B 对i C 的影响较小，放大区的β也不再适用于饱和区。
2.晶体管的开关特性从上述可知，当U C >U B >U E 时，三极管集的电极电流与基极电流成C B I I β=关系，而且调整RX1电阻（集电极电阻），使U CE 从0-5V 变化，此时的I C 值已最大。
即：当U C >U B >U E 时，集电极电流I C 最大值。
所谓晶体管的开关特性是指，当U C >U B >U E 时，集电极到发射极相当于有大电流流过，U CE =0V ，电源电压全部作用于集电极电阻上；当U C >U B =U E 时（或U C >U E >U B ）时，集电极无电流流过，即I C =0A ，相当于晶体管的集电极与发射极断开，U CE 等于电源电压。
15n65场效应管参数
15n65场效应管参数
15N65场效应管是一种N沟道MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），通常用于功率放大器和开关电路。
以下是关于15N65场效应管的一些参数：
1. 额定参数：
额定电压（Vds），15V.
额定电流（Id），65A.
额定功率（Pd），通常在100W以上。
2. 开关特性：
开关速度，15N65场效应管具有较快的开关速度，适用于高频开关电路。
阻抗，低导通电阻和高关断电阻，有利于减小开关损耗。
3. 热特性：
热阻，15N65场效应管的热阻较低，有助于散热和提高功率密度。
工作温度范围，通常在-55°C 到150°C之间。
4. 封装类型：
15N65场效应管通常采用TO-220或TO-247等功率型封装，便于安装和散热。
5. 其他特性：
输入电容，场效应管的输入电容较小，有利于降低驱动电路的功耗。
管脚布局，通常包括栅极（Gate）、漏极（Drain）和源极（Source）等管脚。
总的来说，15N65场效应管是一种适用于高功率、高频率开关
电路的器件，具有较大的额定电流和较低的导通电阻，同时需要注意散热和驱动电路设计，以确保其稳定可靠的工作。
三极管开关特性
3．2．1三极管开关特性1、静态开关特性在数字电路中，三极管是作为一个开关来使用的，它不允许工作在放大状态，而只能工作在饱和导通状态（又称饱和状态）或截止状态。
请看下面的分析。
(1)、截止当输入时，基射间的电压小于其门限电压Uth（0.5V）,三极管截止，电流≈0，电流≈0，输出＝≈VCC，这时，三极管工作在上图中的A点。
为了使三极管能可靠截止，应使发射结处于反偏，因此，三极管的可靠截止条件为: 。
三极管截止时，E、B、C三个极互为开路。
(2)、饱和当输入时，使三极管工作在临界饱和状态，如上图中的S点。
在该点上：因此，三极管饱和条件为：当三极管饱和时，达到最大；达到最小。
C、B、E为连通。
2、动态开关特性三极管工作在开关状态时，其内部电荷的建立C 的变化总是滞后于输入电这说明三极管由截止变为饱和或由饱和变为截止都需要一定的正跳发射区开始向基区扩散电子，并形成基极。
同时基区积累的电子流向集电区形成集电。
随着基区积累不断增大，三这时，基区内存储电荷更多，三极管饱正跳C所需的时间称为开正跳3、抗饱和三极管三极管饱和越深，开关速度越低。
因此，要提高电路的开关速度，就必须使三极管工作在浅饱和状态，减少存储电荷的消散时间，为此，需要采用抗饱和三极管。
在普通双极型三极管的基极B和集电极C之间并接一个肖特基势垒二极管（简称SBD）便构成了抗饱和三极管，由于SBD的开启电压只有0.3V，其正向压降约为0.4V，它远比普通硅二极管0.7V的正向压降小得多。
因此，当三极管进入饱和状态时，其集电结为正偏。
这时，SBD导通，使B、C极间的电压被钳在0.4V上，并分流部分基极电流，从而使三极管工作在浅饱和状态。
开关特性仿真实验报告
开关特性仿真实验报告实验目的：掌握开关特性仿真实验的基本方法，了解开关的基本特性参数及其对电路性能的影响。
实验仪器：- 电脑- 仿真软件（如Multisim、PSpice等）实验内容：1. 开关特性的定义：开关是一种用来控制电路开闭的装置，常见的开关有按键开关、切换开关、继电器等。
开关特性是描述开关方式在电路中的变化规律，主要包括导通状态和截断状态。
导通状态下，开关相当于一条导线；截断状态下，开关相当于一条断路。
2. 开关特性的参数：- ON电阻（RON）：导通状态下开关两个端口之间的电阻。
RON值越小，则导通状态时电流通过开关的电压降越小，效果越好。
- OFF电阻（ROFF）：截断状态下开关两个端口之间的电阻。
ROFF值越大，则截断状态时电流泄露的效果越好。
- 开关响应时间（tSW）：开关状态由导通到截断（或由截断到导通）所需的时间。
tSW值越小，则开关的响应速度越快。
- 开关容量（Isw）：开关能够承受的最大电流。
Isw值越大，则开关能够带动更大电流的负载。
3. 开关特性仿真实验步骤：此处以Multisim为例，介绍开关特性仿真实验的基本步骤。
步骤1：打开Multisim软件，创建新电路设计。
步骤2：选择电路图中的开关元件，放置到电路设计中。
可以根据需要选择合适的开关类型，如单刀单掷、单刀双掷等。
步骤3：连接其他所需的被测电路，如电源、负载等。
步骤4：设置开关元件的参数，如ON电阻、OFF电阻、开关容量等。
步骤5：设置仿真条件，如待测电压、待测电流、开关动作时间等。
步骤6：运行仿真，观察开关在不同状态下的电路行为，如导通状态下的电流通过情况，截断状态下的电流泄露情况等。
步骤7：根据仿真结果，分析开关的特性参数对电路性能的影响，如电流泄露是否满足要求，开关的响应速度是否符合设计要求等。
实验结果与讨论：根据仿真实验的结果，可以得出开关的特性参数对电路性能的影响。
通过调整ON电阻和OFF电阻的值，可以控制导通状态和截断状态下的电流情况。
名词解释三极管的开关特性
名词解释三极管的开关特性三极管是一种重要的电子器件，常用于电子电路中的开关和放大功能。
它由三个控制层、基本层和输出层组成，具有灵活的开关特性。
在电子技术领域中，三极管的开关特性是指在特定电压和电流条件下，三极管可以实现开关的状态转换，即在低电压输入情况下传导电流，而在高电压输入情况下截断电流。
三极管的开关特性是由其特殊的结构和材料性质所决定的。
它包括两种常见类型：NPN型和PNP型。
NPN型三极管由两个P型半导体夹着一个N型半导体构成，而PNP型三极管则相反，由两个N型半导体夹着一个P型半导体构成。
这种结构可以实现电流的双向流动，并且通过控制基极电流可以实现开关的状态变化。
在三极管的开关特性中，主要存在两种工作状态：饱和状态和截止状态。
饱和状态是当三极管的输入电压高于一定阈值时，经过适当的基极电流驱动后，三极管的集电极与发射极之间的电压非常低，导致电流流过。
这种状态下，三极管相当于一个导通的开关，电流可以在电路中流动。
而截止状态则是当三极管的输入电压低于一定阈值时，三极管的集电极与发射极之间的电阻非常高，导致电流无法流过。
此时，三极管相当于一个断开的开关，电路中的电流被截断。
三极管的开关特性在电子电路中起到了重要的作用。
它可以实现逻辑门、计时器、振荡器等电路的构建。
通过控制三极管输入电压的变化，可以改变电路中的电流流向，实现不同的功能。
在数字电路中，三极管的开关特性被广泛应用于逻辑门的设计和实现。
通过组合不同的逻辑门，可以构建出各种复杂的电路，用于处理和操作数字信号。
除了在数字电路中的应用，三极管的开关特性在模拟电路中也有广泛的应用。
在放大器电路中，三极管可以作为信号放大的关键元件，通过控制输入电压的变化，实现对输入信号的放大和处理。
在功率放大电路中，三极管可以承受高电流和高功率的输入，实现对功率信号的放大和转换。
总结起来，三极管的开关特性在电子电路中起着重要的作用。
通过控制输入电压和电流条件，三极管可以实现开关的状态转换，从而实现电路功能的改变。
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合闸弹跳是真空断路器短路开断试验失败的主要原因之一。
这一点已经逐渐成为真空开关业内的共识。
本文尝试用浅显的物理学理论分析合闸弹跳，为实践经验提供理论解释。
分闸弹振对开断失败的影响，一直投有引起足够的重视，通过分析，给出分闸弹振与分闸速度的关系。
1 合闸弹跳
1.1 合闸弹跳产生的原因及其影响
合闸弹跳是指断路器动触头与静触头碰撞接触后被反作用力推开，然后再接触又被推开的现象。
严重者反复4～5次，持续2～6ms。
从本质上说，这是一种受迫阻尼振荡，振荡的频率、振幅取决于动触头系统的质量、速度、弹簧的倔强系数及碰撞后阻尼情况。
分析说明，触头材料的硬度越大，弹跳时间越长；触头材料的硬度相同时，触头压力越大，弹跳时问越短。
当断路器带电操作时，两触头之间若存在弹跳，真空电弧的燃弧时间延长…。
真空电弧是一种高温等离子体，弧体温度可达到七、八千度。
燃弧时间的增加使触头表面熔化的深度和广度都增加，合闸时就会造成两触头液面接触，瞬间冷却后两触头熔焊在一起。
这种熔焊，靠操作机构几千牛顿的分闸力是拉不开的。
有时熔焊点很小，分闸力能拉开，但常常把触头表面拉变形，造成开断后恢复电压短路。
因此．熔焊的结果可能使短路开断失败。
1.2 消除合闸弹跳的方法
合闸时，动触头系统在操动机构的带动下，相对于静触头作合闸运动。
合闸时触头撞击力F是决定断路器产生弹跳大小的关键因素。
设碰撞前后的速度分别为vl，v2，作用时间为t。
则由牛顿力学理论可知：
减小F，弹跳也减小。
由上式，可有三种方法实现减小触头撞击力F：
a．降低动触头系统的质量m。
这可以通过缩短导电杆的长度，减小导电夹、软连接的尺寸，选用轻质的绝缘子等实现。
b．减小碰撞前后速度差的绝对值。
根据经验，这不能通过减小合闸速度v1实现。
因为当v1减小到0.6 m／s以下时，会使合闸功不足，反而会加剧弹跳的幅度。
那么只能设法使v2减小，甚至趋于零。
方法是：在动触头系统上加装压簧，在断路器合闸时使其压缩，产生一个预压力即触头的初压力，以抵消动触头的回弹力。
c．增大动静触头的碰撞时间t，有2种方法实现：其一是生产开关管时设法保证开关管的动静导电杆的同轴度，在整机调整时还要把开关管装正，尽可能使两触头为平面接触，不要形成线或点接触；其二是在静端使用缓冲元件，如橡胶垫圈、油缓冲器等，以增加撞击接触时间。
2 分闸弹振
2．1开距与分闸速度
开距即开关分闸状态两触头问的距离。
召前，被多数人所接受的观点是：真空开关在小开距时，开断能力强。
随着开距的增加，极限开断电流减小。
其原因，就是开距增加后，磁场减弱，电弧能量损失大，不利于开断。
分闸速度是一种平均速度，即开距与分闸时间的比值。
而分断过程中，真正起怍用的是刚分速度．即两触头刚刚离开的瞬间的速度。
刚分速度要靠超行程提供。
当分闸传动连杆运行完超行程所需要的时问后，达到了一定的速度(刚分速度)，动静触头才开始分离。
实践经验表明，在条件允许的情况下，适当缩小触头开距，增加超行程，可以提高刚分速度，提高开断能力。
2.2 分闸速度与分闸弹振
真空开关在分闸过程中，动触头不可能运动到预定的开距时就完全停止运动。
因为此时动触头系统存在着动能mva2/2(va是触头分闸处于开距点位置n时的速度)，此时操动系统与缓冲器作用，以设定的开距位置为中心进行阻尼震动，即所说的分闸弹振。
分闸弹振的动触头位移一时间曲线如图1所示．
在图1中，分闸时动触头运动到设定的开距点处，即a点处动触头系统的势能为零。
根据能量守恒定律．有关系式
是动触头相对开距点的位移，k表示分闸弹簧的倔强系数，Wz是缓冲器转换出去的能量。
由图1可见，b点的位移就是分闸弹振的最大振幅，用A表示。
因而在b点，触头瞬时速度vb=0，故在b点式(1)变为
从式(2)可以看出，因为k，m不变，分闸弹振最大振幅A随va及职的变化而变化。
当缓冲器性能稳定时，可认为Wz不变，所以Va越大，分闸弹振的最大振幅越大。
要想成功地分断电流，要求在分闸的最初半个周期(10ms)内，动触头至少应走完总开距的50％～90％，即分闸时间变化范围不大，为了使问题简化，可以假定分闸时间不变，故由图2可知Va越大．其平均分闸速度越大。
因此可得出结论，当其它条件不变时，平均分闸速度越大，分闸弹振就越大。
近年来，由于触头新材料的采用，真空开关的开距趋小。
分闸弹振在小开距情况下，影响尤其显著，常导致真空灭弧室由于反弹击穿，应引起高度重视。
3 结束语。