ppt12晶体三极管开关特性.ppt
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1、二极管开关的通断是受两端电压极性控制。,三极管开关的通断是受基极 b 控制。,1、三极管的三种工作区域,三、晶体三极管开关特性,饱和区,放大区,截止区,饱和区iC受vCE显著控制的区域,该区域内vCE的 数值较小,一般vCE0.7 V(硅管)。此时 发射结正偏,集电结正偏或反偏电压很小。,截止区iC接近零的区域,相当iB=0的曲线的下方。 此时,发射结反偏,集电结反偏。,放大区iC平行于vCE轴的区域, 曲线基本平行等距。 此时,发射结正偏,集 电结反偏,电压大于 0.7 V左右(硅管) 。,1、三极管的三种工作区域,饱和区,放大区,截止区,三极管工作在放大区。,三极管放大条件:,放大特点:,
2、基极电流IB对集电极电流IC有很强的控制作用,IC=IB。从特性曲线上可以看出,在相同的VCE条件下,IB有很小的变化量IB,IC就有很大的变化量IC。,2、三极管的三种工作状态,、放大状态,三极管有放大能力,i c i b,三极管工作在饱和区。,饱和区VCE比较小,也就是IC受VCE显著控制区。即将输出曲线直线上升和弯曲部分划为饱和区。,三极管饱和条件:,基极电位高于发射级、集电极电位。,2、三极管的三种工作状态,、饱和状态,i b IBS,三极管饱和特点:,当VCE减少到一定程度后,集电结收集载流子的能力减弱,造成发射结“发射有余,集电结收集不足”,集电极电流IC不再服从IC=IB的规律。
3、,三极管饱和时的等效电路:,2、三极管的三种工作状态,硅管 0.7V,锗管 0.3V,硅管 0.3V,锗管 0.1V,不考虑管压降时的等效电路,等效于开关闭合,三极管工作在截止区,IB=0曲线以下。,发射结、集电结均反偏。,VBE0,VBC0,三极管相当于开路,三极管截止等效电路:,所以可以利用三极管饱和、截止状态作开关。,三极管截止条件:,2、三极管的三种工作状态,、截止状态,等效于开关断开,三极管PN结四种偏置方式组合,根据VCC和RC值,在输出特性曲线上画一条负载线。,当Vi 0 时:,三极管截止,工作在特性曲线A点。,当 i b60A时,i C = i b =50X60=3mA,T 临
4、界饱和,当i b60A时,i C 几乎不变。三极管进入饱和区。,临界饱和时基极电流:,饱和时集电极电流:,例:共发射极电路,首先求出基极电流,然后求出临界饱和时基极电流:,三极管工作在饱和状态,大的越多,饱和的越深。,三极管工作在放大状态,三极管工作在截止状态,如何判断三极管工作状态,理想情况下:(饱和、截止动作瞬时完成),三极管开关和二极管开关一样,都存在开关惰性。三极管在作开关运用时,三极管饱和及截止两种状态不是瞬时完成。因为三极管内部存在着电荷建立和消散过程。,Vi = Vb2时:T 饱和,Vi = Vb1时:T 截止,2、三极管开关惰性,Vi = - Vb1 时:T 截止 i b 0
5、i c 0,实际情况下:,输入由Vb2上跳到Vb1,T由止放大饱和。,输入由Vb2下跳到-Vb1,由饱和放大止。,需要经历四个时间:,延迟时间: i c 由0上升到0.1 i c max,上升时间: i c 由0.1 i c max上升到0.9 i c max,存储时间: i c 由 I c max下降到0.9 i c max,下降时间:i c 由0.9 i c max下降到0.1 i c max,T由截止导通需要的时间:tON =td+tr,T由导通截止需要的时间:tOff=ts+tf,三极管开关惰性,用基区电荷分布图说明,当输入,发射结由:反偏正偏所需时间 td,正向偏压,基极驱动电流,发
6、射区扩散到基区电子数,集电极收集的电子数,由小到大变化,当基区的电子浓度增加到 4 时:,发射结正偏后:,集电极电流达到临界饱和:ICS,基区中电子积累所需时间:t r,三极管由截止进入饱和过程:,电子浓度,开关惰性形成的原因:,临饱,放大,正偏,IBIBS 时,发射结发射有余,集电极收集不足。过剩电子在基区积累,如 45。这段时间就是存储时间 t s,当i b继续增加:,电子浓度,分析输入信号由:,希望基极驱动电流i b 1很大,加速三极管由截止向饱和转变,缩短上升时间t r ,减少延迟时间,提高工作速度。,虽然i b1增加带来td、 t r 减小。同时也会使 t s 增加。要求驱动电流不是
7、常数,而是前大后小,前大加速建立,后小不过分饱和。,开关惰性形成的原因:,正偏,放大,临饱,深饱,电子浓度,当输入,三极管由饱和进入截止过程:,由于基区电子不能立即消失,T 仍然饱和,其转变过程是:随正偏压的减小,基区存储的电子逐渐减小。54区间中电子积累从深饱和浅饱和临界饱和放大截止。,分析输入信号由:,希望基极驱散电流i b 2很大,加速三极管由饱和向截止状态转变。,同样i b2增加带来t f 减小。同时也会使 t d 增加。即:三极管截止时,反偏电压越大,转向正偏时间越长。因此,要求驱动电流也不是常数,而是前大后小,前大快速驱散,后小不过分截止。,开关惰性形成的原因:,深饱,临饱,放大,
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