半導體三極管的開關特性

1、半導體三極管的開關特性半導體三極管最顯著的特點是具有放大能力，能夠通過基極電流iB控制其工作狀態(tài)，是一種具有放大特性的由基極電流控制的開關元件。一、 靜態(tài)特性 （一） 結構示意圖、符號和輸入、輸出特性 1 結構示意圖和符號圖2.1.6給出的是硅NPN半導體三極管的結構示意圖和符號。半導體三極管是一種具有三層、兩結、三端的器件。三層分別是發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，兩結是發(fā)射結J2、集電結J1，三端是發(fā)射極e、基極b和集電極c。2 輸入特性 輸入特性指的是基極電流iB和基極-發(fā)射極間電壓uBE之間的關系曲線，也即反映函數(shù) iB=f(uBE)|uBE 的幾何圖形，見圖2.1.7。與半導體二極管的伏安特性

2、相似，當uBE大于死區(qū)電壓UO=0.5V時，發(fā)射結開始導通，當uBE=0.7V時，即使iB在很大范圍內變化，uBE基本維持不變。需要指出的是，半導體三極管發(fā)射結承受反向電壓的能力是很差的，集電極開路時發(fā)射-基極間的反向擊穿電壓U(BR)EBO，一般合金管較高，平面管尤其是高頻管只有幾伏，有的甚至不到1V。3 輸出特性 輸出特性指的是集電極電流iC和集電極-發(fā)射極間電壓uCE之間的關系曲線，也即反映函數(shù) iC=f(uCE)|iB 的幾何圖形，如圖2.1.8所示。輸出特性非常清晰地反映了iB對iC的控制作用。在數(shù)字電路中，半導體三極管不是工作在截止區(qū)，就是工作在飽和區(qū)，而放大區(qū)僅僅是一種瞬間即逝的

3、工作狀態(tài)。（二） 半導體三極管的開關應用 1 開關應用舉例 圖2.1.9給出的是一個最簡單的硅半導體三極管開關電路。輸入電壓為uI，其低電平UIL= -2V，高電平為UIH=3V。在圖2.1.9所示電路中，不難看出，當uI=UIL=-2V時，三極管T發(fā)射結處于反向偏置，T為截止狀態(tài)， iB=0、iC=0、uO=VCC=12V。當u1=U1H=3V時三極管是導通的，基極電流iB=1 mA臨界飽和時的基極電流IBS=0.06 mAICS是半導體三極管T飽和導通時的集電極電流，UCES是T飽和導通時集電極到發(fā)射極的電壓降，對于開關管，總是小于或等于0.3B，即UCES=0.3V由估算結果知，iB遠大

4、于IBS，所以T深度飽和，則uO=UCES=0.3V人們一般把iB與IBS之比q叫做飽和深度，也即圖2.1.9所示電路中，三極管的飽和深度q=16.62 靜態(tài)開關特性 通過對圖2.1.9所示簡單開關電路的分析可知，半導體三極管具有下列靜態(tài)開關性：（1） 飽和導通條件及飽和時的特點飽和導通條件：三極管基極電流iB大于其臨界飽和時的數(shù)值IBS時，飽和導通即若 時，三極管一定飽和。飽和導通時的特點：由輸入特性和輸出特性知道，對硅半導體三極管來說，飽和導通以后 Ube=0.7B，Uce=UCES0.3V如同閉合了的開關，其等效電路如圖2.1.10（a）所示。（2） 截止條件及截止時的特點截止條件：uBEUO=0.5V式中U0是硅管發(fā)射結的死區(qū)電壓。由硅三極管的輸入特性圖2.1.7知道，當UbeU0=0.5V時，管子基本上是截止的，因此，在數(shù)字電路的分析估算中，常把Ubeton，所以，減少飽和和導通時基區(qū)存儲電荷的數(shù)量，盡可能地加速其消散過程