三极管在电路中的使用(超详细 有实例)

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三极管的原理及用法

三极管的原理及用法

三极管的原理及用法基极(base,b),另两极分别称为发射极(emitter,e) 及集电极(collector,c)三极管主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号从B基极输入,从C 集电极输出,E发射极接地),当基极电压UB有一个微小的变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC会有一个很大的变化,基极电流IB越大,集电极电流IC也越大,反之,基极电流越小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。

但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的电流放大作用。

刚才说了电流放大是晶体三极管的作用,其实质是三极管能以基极电流微小的变化量来控制集电极电流较大的变化量。

这是三极管最基本的和最重要的特性。

我们将ΔIc/ΔIb的比值称为晶体三极管的电流放大倍数,用符号“β”表示。

电流放大倍数对于某一只三极管来说是一个定值,但随着三极管工作时基极电流的变化也会有一定的改变。

根据三极管的作用我们分析它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量罢了。

三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。

当三极管的基极上加一个微小的电流时,在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流,即集电极电流。

集电极电流随基极电流的变化而变化,并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化,这就是三极管的放大作用。

三极管的作用还有电子开关,配合其它元件还可以构成振荡器,此外三极管还有稳压的作用。

1.如果输入一个高电平,而输出需要一个低电平时,首选择npn。

2.如果输入一个低电平,而输出需要一个低电平时,首选择pnp。

3.如果输入一个低电平,而输出需要一个高电平时,首选择npn。

4.如果输入一个高电平,而输出需要一个高电平时,首选择pnp。

npn基极高电压,集电极与发射极短路.低电压,集电极与发射极开路.也就是不工作。

pnp基极高电压. 集电极与发射极开路,也就是不工作。

三极管做开关电路如何应用?原来这么简单

三极管做开关电路如何应用?原来这么简单

三极管做开关电路如何应⽤?原来这么简单三极管也叫双极性晶体管,是电流控制器件,在数字电路和模拟电路中⼴泛应⽤。

它有三个极,分别基极b,集电极c,发射极e。

三极管有两种结构形式,分别是NPN型,PNP型。

三极管的作⽤是信号放⼤和开关。

在数字电路中,常⽤三极管做开关电路。

今天我们针对性地讲三极管在开关电路的设计应⽤。

三极管的输出特性⼯作在三个区:饱和区、放⼤区和截⽌区。

对于开关电路,主要让三极管⼯作在其中的两个区:截⽌区和饱和区。

截⽌区:对于NPN型三极管,Ube<0.5V时已开始截⽌,但通常为了保证可靠截⽌,常使Ube=0或反向偏压。

三极管截⽌时,集电结处于反向偏置,这时Ib,Ic,Ie电流均为0。

对于NPN三极管,集电极电压Uc等于电源电压VCC,⽽对于PNP三极管,集电极电压Uc=-VCC。

饱和区:在此状态下,三极管发射结Ube处于正向偏置,集电结Ubc也处于正向偏置。

对于NPN三极管,Ub>Uc,Ub>Ue,集电极与发射极之间的电压约0.2V;对于PNP三极管,Ub<Uc,Ub<Ue,集电极与发射极之间的电压约负0.2V;当在三极管⼯作在截⽌区时,Ic约等于0,发射极与集电极之间就像⼀个断开的开关,不导通了。

当三极管⼯作在饱和区时,Uce约等于0V,发射极与集电极之间如同开关接通了。

图2:NPN型三极管开关电路图2是NPN型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作⽤;R2是下拉电阻,防⽌三极管受噪声影响误动作,当输⼊低电平OV时,直接通过此电阻将基极接地了。

当基极输⼊5V,三极管导通;当输⼊OV,三极管截⽌。

图3:PNP型三极管开关电路图3是PNP型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作⽤;R2是上拉电阻,防⽌三极管受噪声影响误动作。

当基极输⼊5V时,三极管截⽌;当基极输⼊OV时,三极管导通。

三极管开关电路就是利⽤三极管这两种关断和导通的功能,实现电⼦开关作⽤。

但是在饱和状态下,应避免三极管进⼊深度饱和,若管⼦进⼊深度饱和,其各极间的结电容将被充满电,充放电时间就很长,从⽽使三极管开通和开断的时间会延长。

开关三极管

开关三极管

开关三极管开关三极管目录开关三极管 (2)目录 (2)1 三极管开关电路设计 (2)2 三极管开关电路工作原理解析 (20)三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。

严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。

图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。

由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上,图1 基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。

详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。

同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。

838电子一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin 必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。

通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。

(838电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。

欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。

欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。

在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为﹕因此,基极电流最少应为:(式1)上式表出了IC和IB之间的基本关系,式中的β值代表三极管的直流电流增益,对某些三极管而言,其交流β值和直流β值之间,有着甚大的差异。

三极管常用应用电路

三极管常用应用电路

三极管常用电路1.三极管偏置电路_固定偏置电路如上图为三极管常用电路中的固定偏置电路:Rb的作用是用来控制晶体管的基极电路Ib,Ib称为偏流,Rb称为偏流电阻或偏置电阻.改变Rb的值,就可以改变Ib的大小。

图中Rb固定,称为固定偏置电阻。

这种电路简单,使用元件少,但是由于晶体管的热稳定性差,尽管偏置电阻Rb固定,当温度升高时,晶体管的Iceo急剧增加,使Ie也增加,导致晶体管工作点发生变化.所以只有在温度变化不大,温度稳定性不高的场合才用固定偏置电路2。

三极管偏置电路_电压负反馈偏置电路如上图为三极管常用电路中的电压负反馈偏置电路:晶体管的基极偏置电阻接于集电极。

这个电路好象与固定偏置电路在形式上没有多大差别,然而正是这一点,恰恰起到了自动补偿工作点漂移的效果。

从图中可见,当温度升高时,Ic增大,那么Ic上的压降也要增大,使得Uce下降,通过Rb,必然Ib也随之减小,Ib的减小导致Ic的减小,从而稳定了Ic,保证了Uce基本不变。

这个过程,称为负反馈过程,这个电路就是电压负反馈偏置电路。

2.三极管偏置电路_分压式电流负反馈偏置电路如上图为三极管常用电路中的分压式电流负反馈偏置电路:这个电路通过发射极回路串入电阻Re和基极回路由电阻R1,R2的分压关系固定基极电位以稳定工作点,称为分压式电流负反馈偏置电路。

下面分析工作点稳定过程。

当温度升高,Iceo增大使Ic增加。

Ie也随之增加。

这时发射极电阻Re上的压降Ue=Ie*Re 也随之升高。

由于基极电位Ub是固定的,晶体管发射结Ube=Ub—Ue,所以Ube必然减小,从而使Ib减小,Ic和Ie也就减小了。

这个过程与电压负反馈类似,都能起到稳定工作点的目的.但是,这个电路的反馈是Ue=Ie *Re,取决于输出电流,与输出电压无关,所以称电流负反馈。

在这个电路中,上,下基极偏置电阻R1,R2的阻值适当小些,使基极电位Ub主要由它们的分压值决定。

发射极上的反馈电阻Re越大,负反馈越深,稳定性越好。

三极管的工作原理

三极管的工作原理

三极管的工作原理(详细、通俗易懂、图文并茂)三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用,通过电阻转变为电压放大作用。

一、很多初学者都会认为三极管是两个PN 结的简单凑合(如图1)。

这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管。

我们以NPN 型三极管为例(见图2 ),两个PN 结共用了一个P 区——基区,基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的PN 结的特性。

三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。

二、三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。

从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。

一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了(见图3 ),用式子来表示就是β 和α 称为三极管的电流分配系数,其中β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。

三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。

例如,基极电流的变化量ΔI b =10 μA ,β =50 ,根据ΔI c =βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量ΔI c =50×10 =500μA ,实现了电流放大。

三、三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供I b 、I c 和I e 这三个电流。

为了容易理解,我们还是用水流比喻电流(见图4 )。

这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。

如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。

注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。

由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。

pnp型的三极管使用方法

pnp型的三极管使用方法

pnp型的三极管使用方法三极管在我们数字电路和模拟电路中都有大量的应用,在我们开发板上也用了多个三极管。

在我们板子上的LED 小灯部分,就有这个三极管的应用了,图 3-5 的 LED 电路中的 Q16就是一个 PNP 型的三极管。

图 3-5 LED 电路三极管的初步认识三极管是一种很常用的控制和驱动器件,常用的三极管根据材料分有硅管和锗管两种,原理相同,压降略有不同,硅管用的较普遍,而锗管应用较少,本课程就用硅管的参数来进行讲解。

三极管有 2 种类型,分别是 PNP 型和 NPN 型。

先来认识一下,如图 3-6。

图 3-6 三极管示意图三极管一共有 3 个极,从图 3-6 来看,横向左侧的引脚叫做基极(base),中间有一个箭头,一头连接基极,另外一头连接的是发射极e(emitter),那剩下的一个引脚就是集电极c(collector)了。

这是必须要记住的内容,死记硬背即可,后边慢慢用的多了,每次死记硬背一次,多次以后就会深入脑海了。

三极管的原理三极管有截止、放大、饱和三种工作状态。

放大状态主要应用于模拟电路中,且用法和计算方法也比较复杂,我们暂时用不到。

而数字电路主要使用的是三极管的开关特性,只用到了截止与饱和两种状态,所以我们也只来讲解这两种用法。

三极管的类型和用法我给大家总结了一句口诀,大家要把这句口诀记牢了:箭头朝内PNP,导通电压顺箭头过,电压导通,电流控制。

下面我们一句一句来解析口诀。

大家可以看图3-6,三极管有2 种类型,箭头朝内就是PNP,那箭头朝外的自然就是 NPN 了,在实际应用中,要根据实际电路的需求来选择到底用哪种类型,大家多用几次也就会了,很简单。

三极管的用法特点,关键点在于 b 极(基极)和 e 级(发射极)之间的电压情况,对于PNP 而言,e 极电压只要高于 b 级 0.7V 以上,这个三极管 e 级和 c 级之间就可以顺利导通。

也就是说,控制端在 b 和e 之间,被控制端是 e 和 c 之间。

三极管应用实例及举例

三极管应用实例及举例

三极管应用实例及举例三极管是一种电子元器件,通常用于放大和开关电路中。

它有很多应用实例,在各个领域都发挥着重要的作用。

下面我将举几个应用实例来详细说明三极管的用途。

1. 放大器:三极管最常见的应用就是作为放大器。

在音频领域,三极管被广泛应用于音响设备中,用于放大收音机、CD播放器、功放等音频信号。

当音频信号输入到三极管的基极时,三极管的放大特性会将输入信号放大,从而输出一个更大的信号。

这样可以增强声音的音量和强度,使音乐在扩音器中更加清晰响亮。

2. 电路开关:除了作为放大器外,三极管也可以作为开关使用。

在数字电路中,三极管可以实现逻辑门电路,如与门、或门、非门等。

当输入信号满足特定条件时,三极管的导通状态会改变,从而实现电路的开关。

这种应用在计算机、手机等电子设备中非常常见,用于控制和传输数字信号。

3. 驱动器:三极管可以作为驱动器来控制其他高功率设备的开关。

一个经典的应用实例是继电器驱动器。

继电器是一种电磁设备,用于控制高功率的电路开关。

当输入信号通过三极管时,三极管的放大特性将输入信号增强,从而控制继电器的工作。

这样可以实现对高功率设备的控制,如机器人、自动化设备等。

4. 电压调节器:由于三极管具有电流放大和调节的能力,它还可以用来制造电压调节器。

三极管可以将一个高压电源输出转换为一个稳定的低压电源输出。

这对于需要稳定电压供应的电子设备非常重要,如手机充电器、电脑电源适配器等。

三极管通过调节输入信号的电流和电压,使其输出的电压保持在一个恒定的水平。

5. 温度探测器:由于三极管具有温度敏感的特性,它还可以作为温度探测器使用。

当温度发生变化时,三极管的电流和电压也会发生变化。

通过测量这些变化,可以判断出温度的变化情况。

这种应用在温度计、恒温设备等领域非常常见。

总的来说,三极管作为一种重要的电子元器件,具有广泛的应用领域。

除了上述几个应用实例外,三极管还可以用于频率调谐器、振荡器、放大器等电路中。

什么是三极管它在电路中的应用有哪些

什么是三极管它在电路中的应用有哪些

什么是三极管它在电路中的应用有哪些三极管是一种常见的电子元件,也被称为双极型晶体管(BJT)。

它是一种半导体器件,常用于电路中的放大、开关、调节及稳压等功能。

本文将详细介绍什么是三极管,以及它在电路中的各种应用。

一、什么是三极管三极管是一种由P型半导体和N型半导体组成的三层结构。

它包括一个发射极(Emitter)、一个基极(Base)和一个集电极(Collector)。

发射极和基极之间有一层非常薄的绝缘层,称作基极结(Base Junction),而基极和集电极之间有一层较厚的绝缘层,称作集电极结(Collector Junction)。

三极管有两种类型,分别是NPN型和PNP型。

NPN型三极管的发射极和基极是N型的,而集电极是P型的;PNP型三极管则相反。

它们的结构和工作原理类似,只是有些电流方向和电压极性上的差异。

三极管的工作原理基于PN结的正向和反向偏置。

当基极结处于正向偏置时,发射极和集电极之间形成一个低电阻通路,三极管处于导通状态;当基极结处于反向偏置时,发射极和集电极之间形成一个高电阻区域,三极管处于截止状态。

二、三极管在电路中的应用1. 放大器三极管最常见的应用是作为放大器。

它可以将弱小的电信号放大成较大的电流或电压信号。

在放大器电路中,输入信号通过基极输入,而输出信号则从集电极输出。

三极管的放大作用可用于音频放大器、射频放大器等各种放大器电路中。

2. 开关三极管还可作为电路的开关。

当三极管处于截止状态时,电路中没有输出;而当三极管处于导通状态时,电路中有输出。

通过控制三极管的输入信号可以实现电路的开关功能。

例如,三极管在计算机内存芯片中作为开关用于控制数据的读取和写入。

3. 调节与稳压三极管还可以用于电路的调节与稳压。

通过控制输入信号的大小和频率,可以实现对电路输出的调节。

三极管的稳压功能可通过采用特定的电路设计和外部连接元件实现,例如稳压二极管(Zener Diode)和电压调节器。

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一种三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。

严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。

图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。

由图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上。

输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。

详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。

同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturatiON)。

1 三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。

通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。

(838电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。

欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。

欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。

在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为:因此,基极电流最少应为:上式表出了IC和IB之间的基本关系,式中的β值代表三极管的直流电流增益,对某些三极管而言,其交流β值和直流β值之间,有着甚大的差异。

欲使开关闭合,则其Vin值必须够高,以送出超过或等于(式1)式所要求的最低基极电流值。

由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路,故Vin可由下式来求解:一旦基极电压超过或等于(式2)式所求得的数值,三极管便导通,使全部的供应电压均跨在负载电阻上,而完成了开关的闭合动作。

总而言之,三极管接成图1的电路之后,它的作用就和一只与负载相串联的机械式开关一样,而其启闭开关的方式,则可以直接利用输入电压方便的控制,而不须采用机械式开关所常用的机械引动(mechanical actuator)﹑螺管柱塞(solenoid plunger)或电驿电枢(relay armature)等控制方式。

为了避免混淆起见,本文所介绍的三极管开关均采用NPN三极管,当然NPN三极管亦可以被当作开关来使用,只是比较不常见罢了。

试解释出在图2的开关电路中,欲使开关闭合(三极管饱和)所须的输入电压为何﹖并解释出此时之负载电流与基极电流值解﹕由2式可知,在饱和状态下,所有的供电电压完全跨降于负载电阻上,因此由方程式(1)可知:因此输入电压可由下式求得﹕图2 用三极管做为灯泡开关欲利用三极管开关来控制大到1.5A的负载电流之启闭动作,只须要利用甚小的控制电压和电流即可。

此外,三极管虽然流过大电流,却不须要装上散热片,因为当负载电流流过时,三极管呈饱和状态,其VCE 趋近于零,所以其电流和电压相乘的功率之非常小,根本不须要散热片。

2 三极管开关与机械式开关的比较截至目前为止,我们都假设当三极管开关导通时,其基极与射极之间是完全短路的。

事实并非如此,没有任何三极管可以完全短路而使VCE=0,大多数的小信号硅质三极管在饱和时,VCE(饱和)值约为0.2伏特,纵使是专为开关应用而设计的交换三极管,其VCE(饱和)值顶多也只能低到0.1伏特左右,而且负载电流一高,VCE(饱和)值还会有些许的上升现象,虽然对大多数的分析计算而言,VCE(饱和)值可以不予考虑,但是在测试交换电路时,必须明白VCE(饱和)值并非真的是0。

虽然VCE(饱和)的电压很小,本身微不足道,但是若将几个三极管开关串接起来,其总和的压降效应就很可观了,不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的,如图3(a)所示,三极管开关无法模拟机械式开关的等效电路(如图3(b)所示)来工作,这是三极管开关的一大缺点。

图3 三极管开关与机械式开关电路幸好三极管开关虽然不适用于串接方式,却可以完美的适用于并接的工作方式,如图4所示者即为一例。

三极管开关和传统的机械式开关相较,具有下列四大优点﹕(1)三极管开关不具有活动接点部份,因此不致有磨损之虑,可以使用无限多次,一般的机械式开关,由于接点磨损,顶多只能使用数百万次左右,而且其接点易受污损而影响工作,因此无法在脏乱的环境下运作,三极管开关既无接点又是密封的,因此无此顾虑。

(2)三极管开关的动作速度较一般的开关为快,一般开关的启闭时间是以毫秒(ms)来计算的,三极管开关则以微秒(μs)计。

(3)三极管开关没有跃动(bounce)现象。

一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作,然后才能逐渐达到稳定状态。

(4)利用三极管开关来驱动电感性负载时,在开关开启的瞬间,不致有火花产生。

反之,当机械式开关开启时,由于瞬间切断了电感性负载样上的电流,因此电感之瞬间感应电压,将在接点上引起弧光,这种电弧非但会侵蚀接点的表面,亦可能造成干扰或危害。

图4 三极管开关之并联联接3 三极管开关的测试三极管开关不像机械式开关可以光凭肉眼就判断出它目前的启闭状态,因此必须利用电表来加以测试。

在图5所示的标准三极管开关电路中,当开关导通时,VEC的读值应该为0,反之当开关切断时,VCE应对于VCC。

三极管开关在切断的状况下,由于负载上没有电流流过,因此也没有压降,所以全部的供应电压均跨降在开关的两端,因此其VCE值应等于VCC,这和机械式开关是完全相同的。

如果开关本身应导通而未导通,那就得测试Vin的大小了。

欲保证三极管导通,其基极的Vin电压值就必须够高,如果Vin值过低,则问题就出自信号源而非三极管本身了。

假使在Vin的准位够高,驱动三极管导通绝无问题时,而负载却仍未导通,那就要测试电源电压是否正常了。

在导通的状态下,硅三极管的VBE值约为0.6伏特,假使Vin值够高,而VBE值却高于和低于0.6伏特,例如VBE为1.5伏特或0.2伏特,这表示基射极接面可能已经损坏,必须将三极管换掉。

当然这一准则也未必百分之百正确,许多大电流额定的功率三极管,其VBE值经常是超过1伏特的,因此即使VBE 的读值达到1.5伏特,也未必就能肯定三极管的接面损坏,这时候最好先查阅三极管规格表后再下断言。

一旦VBE正常且有基极电流流动时,便必须测试VCE值,假使VCE趋近于VCC,就表示三极管的集基接面损坏,必须换掉三极管。

假使VCE趋近于零伏特,而负载仍未导通,这可能是负载本身有开路现象发生,因此必须检换负载。

图5 三极管开关电路,各主要测试电的电压图当Vin降为低电压准位,三极管理应截止而切断负载,如果负载仍旧未被切断,那可能是三极管的集基极和集射极短路,必须加以置换。

3.1 基本三极管开关之改进电路有时候,我们所设定的低电压准位未必就能使三极管开关截止,尤其当输入准位接近0.6伏特的时候更是如此。

想要克服这种临界状况,就必须采取修正步骤,以保证三极管必能截止。

图6就是针对这种状况所设计的两种常见之改良电路。

图6 确保三极管开关动作,正确的两种改良电路图6(a)的电路,在基射极间串接上一只二极管,因此使得可令基极电流导通的输入电压值提升了0.6伏特,如此即使Vin值由于信号源的误动作而接近0.6伏特时,亦不致使三极管导通,因此开关仍可处于截止状态。

图6(b)的电路加上了一只辅助-截止(hold-off)电阻R2,适当的R1,R2及Vin值设计,可于临界输入电压时确保开关截止。

由图6(b)可知在基射极接面未导通前(IB0),R1和R2形成一个串联分压电路,因此R1必跨过固定(随Vin而变)的分电压,所以基极电压必低于Vin值,因此即使Vin 接近于临界值(Vin=0.6伏特),基极电压仍将受连接于负电源的辅助-截止电阻所拉下,使低于0.6伏特。

由于R1,R2及VBB值的刻意设计,只要Vin在高值的范围内,基极仍将有足够的电压值可使三极管导通,不致受到辅助-截止电阻的影响。

3.1.1 加速电容器在要求快速切换动作的应用中,必须加快三极管开关的切换速度。

图7为一种常见的方式,此方法只须在RB电阻上并联一只加速电容器,如此当Vin由零电压往上升并开始送电流至基极时,电容器由于无法瞬间充电,故形同短路,然而此时却有瞬间的大电流由电容器流向基极,因此也就加快了开关导通的速度。

稍后,待充电完毕后,电容就形同开路,而不影响三极管的正常工作。

图7 加了加速电容器的电路一旦输入电压由高准位降回零电压准位时,电容器会在极短的时间内即令基射极接面变成反向偏压,而使三极管开关迅速切断,这是由于电容器的左端原已充电为正电压,因此在输入电压下降的瞬间,电容器两端的电压无法瞬间改变仍将维持于定值,故输入电压的下降立即使基极电压随之而下降,因此令基射极接面成为反向偏压,而迅速令三极管截止。

适当的选取加速电容值可使三极管开关的切换时间减低至几十分之微秒以下,大多数的加速电容值约为数百个微微法拉(pF)。

有时候三极管开关的负载并非直接加在集电极与电源之间,而是接成图8的方式,这种接法和小信号交流放大器的电路非常接近,只是少了一只输出耦合电容器而已。

这种接法和正常接法的动作恰好相反,当三极管截止时,负载获能,而当三极管导通时,负载反被切断,这两种电路的形式都是常见的,因此必须具有清晰的分辨能力。

图8 将负载接于三极管开关电路的改进接法3.1.2 图腾式开关假使图8的三极管开关加上了电容性负载(假定其与RLD并联),那么在三极管截止后,由于负载电压必须经由RC电阻对电容慢慢充电而建立,因此电容量或电阻值愈大,时间常数(RC)便愈大,而使得负载电压之上升速率愈慢,在某些应用中,这种现象是不容许的,因此必须采用图9的改良电路。

图9 图腾式三极管开关图腾式电路是将一只三极管直接迭接于另一三极管之上所构成的,它也因此而得名。

欲使负载获能,必须使Q1三极管导通,同时使Q2三极管截断,如此负载便可经由Q1而连接至VCC上,欲使负载去能,必须使Q1三极管截断,同时使Q2三极管导通,如此负载将经由Q2接地。

由于Q1的集电极除了极小的接点电阻外,几乎没有任何电阻存在(如图9所示),因此负载几乎是直接连接到正电源上的,也因此当Q1导通时,就再也没有电容的慢速充电现象存在了。

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