HA1-5104BJT的开关特性

BJT的开关作用,由BJT构成的开关电路如图3.2.1(a)所示,图中BJT为NPN型硅管。当输入为低电平时,例如U1=VIL=0Ⅴ时,BJT的发射结为零偏(vBE=0),集电结为反向偏置 (UBc<0),只有很小的漏电流流过PN结 ,故IB≈ 0,Ic≈ 0,v0=vcE≈

VCc,对应于图3.2.1(b)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 ,输出为高电平。 BJT的这种工作状态称为截止① 。

当输人为高电平时,例如UI=yIH=5Ⅴ时,调节Rb,使IB=Vcc/卩Rc,则BJT工作在图3.2.1(b)中的B点,集电极电流Ic已达到最大值VCC/Rc,由于Ic受到Rc的限制,它已不可能像放大区那样随着IB的增加而成比例地增加了,即认为集电极电流

已达到饱和,对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBs=VCc/卩Rc, 而集电极电流称为集电极饱和电流Ics=Vcc/Rc,此后,如果再增加基极电流,则饱和程度加深,但集基本上保持在Ics不再增加,集电极、发射极之间的该电压称为BJT的饱和压降VcEs,它也基本上不随IB增加而改变。由于VCES很小,集电极回路中的c、e极之间近似于短路,相当于开关闭合一样,输出为低电平。BJT的这态称为饱和导通。此时vBE≥0.7Ⅴ ,vcE=0.3Ⅴ ,则vBc=0.4Ⅴ ,亦即BJT饱和时集电结和发射结均处于正向偏置,这是判断BJT工作在饱和状态的重要依据。NPN型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于表3.2.1中,以便比较。

NPN型BJT截止、放大、饱和工作状态的特点

BJT的开关时间,BJT的开关过程是管子在饱和与截止两种状态之间的相互转换,也是内部电荷“建立”和“消散”的过程。因此,需要一定的时间才能完成。

当图3.2,1(a)所示开关电路的输入端加入一个数字脉冲信号,则输出电流ic和输出电压v。的变化均滞后于输人电压vI的变化,其波形分别如图3.2.2(b)和3,2.2(c)所示。为了对BJT开关的瞬态过程进行定量描述,通常引入延迟时间Td、上升时间Tr、存储时间Ts和下降时间Tf参数来表征。通常把TOn=Td+Tr称为开通时间,它反映了BJT从截止到饱和所需的时间,在这个过程中.