BJT的开关特性

2011-07-26 20:59:17来源: 互联网
NPN型BJT的结构如下图所示。

  从图中可见NPN型BJT由两个N型区和一个P型区构成了两个PN结,并从三个区分别引出了集电极、基极和发射极。在电路图中的符号如下图所示。

  PNP型BJT的结构如下图中的上半部所示,下边为电路图中的符号。

  这里的BJT英文原文是:Bipolar Junction Transistor,意为“双极结晶体管”。也就是通常所说的三极管

一、BJT的开关作用

  BJT的开关作用对应于有触点开关的“断开”和“闭合”。

  上图所示电路用来说明BJT开关作用,图中BJT为NPN型硅管。
  当输入电压V1=-VB 时,BJT的发射结和集电结均为反向偏置(VBE<0,VBC<0),只有很小的反向漏电流IEBO和ICBO分别流过两个结,故iB≈ 0,iC≈ 0,VCE ≈ VCC,对应于上图中的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。BJT的这种工作状态称为截止。

  当V1=+VB2时,调节RB,使IB=VCC / RC,则BJT工作在上图中的C点
,集电极电流iC已接近于最大值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 ,此时集电极电流达到饱和,对应的基极电流称为基极临界饱和电流IBS
,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,但集电极电流基本上保持在ICS不再增加,集电极电压VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。这个电压称为BJT的饱和压降,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。
  BJT的这种工作状态称为饱和。
  由于BJT饱和后管压降均为0.3V,而发射结偏压为0.7V,因此饱和后集电结为正向偏置,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。下图示出了NPN型BJT饱和时各电极电压的典型数据。

  由此可见BJT相当于一个由基极电流所控制的无触点开关。
  BJT截止时相当于开关“断开”,而饱和时相当于开关“闭合”。
  NPN型BJT截止、放大、饱和三种工作状态的特点列于下表中。

二、BJT的开关时间

  BJT的开关过程和二极管一样,也是内部电荷“建立”和“消散”的过程。因此BJT饱和与截止两种状态的相互转换也是需要一定的时间才能完成的。

  如上图所示电路的输入端加入一个幅度在-VB1和+VB2之间变化的理想方波,则输出电流Ic的波形如下图。

  可见Ic的波形已不是和输入波形一样的理想方波,上升和下降沿都变得缓慢了。
  为了对BJT开关的瞬态过程进行定量描述,通常引人以下几个参数来表征:

  

  以上4个参数称为BJT的开关时间参数。
  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;
  把 t0ff= ts+tf称为关闭时间,它反映了BJT从饱和到截止所需的时间。
  开通时间和关闭时间总称为BJT的开关时间,它随管子类型不同而有很大差别,一般在几十至几百纳秒的范围,可以从器件手册中查到

  BJT的开关时间限制了BJT开关运用的速度。开关时间越短,开关速度越高。因此,要设法减小开关时间。
  开通时间ton是建立基区电荷的时间,关闭时间toff是存储电荷消散的时间。

关键字:开关  特性

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0726/article_11089.html
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