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三极管开关电路工作原理分析

2012-11-15 20:27 1203 0 分类: 模拟 文集: 模拟电子基础

三极管开关电路工作原理分析 [收藏]

http://diagram.eepw.com.cn/diagram/circuit/cid/75/cirid/33454

三极管开关电路工作原理分析 
图一所示是NPN三极管的 共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)

三极管是以B 极电流IB 作为输入,操控整个三极管的工作状态。


若三极管是在截止区,IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0),C 极与E 极间约呈断路状态,IC = 0,VCE = VCC。


若三极管是在线性区,B-E 接面为顺向偏压,B-C 接面为逆向偏压,IB 的值适中 (VBE = 0.7 V), I C =h F E I B 呈比例放大,Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE IB可被 IB 操控。


若三极管在饱和区,IB 很大,VBE = 0.8 V,VCE = 0.2 V,VBC = 0.6 V,B-C 与B-E 两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路,可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ,Ic 与 IB 无关了,因此时的IB大过线性放大区的IB 值, IchFE IB 是必然的。三极管在截止态时 C-E 间如同断路,在饱和态时C-E 间如同通路 (带有0.2 V 电位降),因此可以作为开关。控制此开关的是 IB,也可以用 VBB 作为控制的输入讯号。图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态,及其对应的等效电路。 
 
 
图1 NPN 三极管共射极电路 图2 共射极电路输出特性曲 
 

 
图3、截止态如同断路线图 图4、饱和态如同通路 
实验:三极管的开关作用 
简单三极管开关:电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对的 VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。当三极管开关通路时,VOUT = 0.2V ,LED 会亮。改良三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。同样将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。 
 

 
图5、简单开关三极管电路图 图6、改良三极管开关电路-达林顿电路图 
以上可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用,如果条件允许也可用来控制加热设备。可见开关三极管只是一个笼统的概念,不过市面上也有少数的专用开关三极管出售。

三极管实验 

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