BJT的開關(guān)特性
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從圖中可見ＮＰＮ型BJT由兩個(gè)Ｎ型區(qū)和一個(gè)Ｐ型區(qū)構(gòu)成了兩個(gè)ＰＮ結(jié)，并從三個(gè)區(qū)分別引出了集電極、基極和發(fā)射極。在電路圖中的符號如下圖所示。
ＰＮＰ型BJT的結(jié)構(gòu)如下圖中的上半部所示，下邊為電路圖中的符號。
這里的BJT英文原文是：Bipolar Junction Transistor，意為“雙極結(jié)晶體管”。也就是通常所說的三極管。
一、BJT的開關(guān)作用
BJT的開關(guān)作用對應(yīng)于有觸點(diǎn)開關(guān)的“斷開”和“閉合”。
上圖所示電路用來說明BJT開關(guān)作用，圖中BJT為ＮＰＮ型硅管。
當(dāng)輸入電壓V1=-VB 時(shí)，BJT的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置（VBE＜0，VBC＜0），只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個(gè)結(jié)，故iB≈ 0，iC≈ 0，VCE ≈ VCC，對應(yīng)于上圖中的Ａ點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開路，相當(dāng)于開關(guān)斷開一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱為截止。
當(dāng)V1=+VB2時(shí)，調(diào)節(jié)RB，使IB=VCC / RC，則BJT工作在上圖中的C點(diǎn)
，集電極電流iC已接近于最大值VCC / RC，由于iC受到RC的限制，它已不可能像放大區(qū)那樣隨著iB的增加而成比例地增加了 ，此時(shí)集電極電流達(dá)到飽和，對應(yīng)的基極電流稱為基極臨界飽和電流IBS（
）
，而集電極電流稱為集電極飽和電流ICS（VCC / RC）。此后，如果再增加基極電流，則飽和程度加深，但集電極電流基本上保持在ICS不再增加，集電極電壓VCE=VCC-ICSRC=VCES=2.0-0.3V。這個(gè)電壓稱為BJT的飽和壓降，它也基本上不隨iB增加而改變。由于VCES很小，集電極回路中的c、e極之間近似于短路，相當(dāng)于開關(guān)閉合一樣。
BJT的這種工作狀態(tài)稱為飽和。
由于BJT飽和后管壓降均為0.3V，而發(fā)射結(jié)偏壓為0.7V，因此飽和后集電結(jié)為正向偏置，即BJT飽和時(shí)集電結(jié)和發(fā)射結(jié)均處于正向偏置，這是判斷BJT工作在飽和狀態(tài)的重要依據(jù)。下圖示出了ＮＰＮ型BJT飽和時(shí)各電極電壓的典型數(shù)據(jù)。
由此可見BJT相當(dāng)于一個(gè)由基極電流所控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。
BJT截止時(shí)相當(dāng)于開關(guān)“斷開”，而飽和時(shí)相當(dāng)于開關(guān)“閉合”。
ＮＰＮ型BJT截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)的特點(diǎn)列于下表中。
二、BJT的開關(guān)時(shí)間
BJT的開關(guān)過程和二極管一樣，也是內(nèi)部電荷“建立”和“消散”的過程。因此BJT飽和與截止兩種狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換也是需要一定的時(shí)間才能完成的。
如上圖所示電路的輸入端加入一個(gè)幅度在-VB1和+VB2之間變化的理想方波，則輸出電流Ic的波形如下圖。
可見Ic的波形已不是和輸入波形一樣的理想方波，上升和下降沿都變得緩慢了。
為了對BJT開關(guān)的瞬態(tài)過程進(jìn)行定量描述,通常引人以下幾個(gè)參數(shù)來表征：
以上4個(gè)參數(shù)稱為BJT的開關(guān)時(shí)間參數(shù)。
通常把ton＝td＋tr稱為開通時(shí)間,它反映了BJT從截止到飽和所需的時(shí)間；
把 t0ff= ts＋tf稱為關(guān)閉時(shí)間,它反映了BJT從飽和到截止所需的時(shí)間。
開通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱為BJT的開關(guān)時(shí)間,它隨管子類型不同而有很大差別，一般在幾十至幾百納秒的范圍，可以從器件手冊中查到
。
BJT的開關(guān)時(shí)間限制了BJT開關(guān)運(yùn)用的速度。開關(guān)時(shí)間越短，開關(guān)速度越高。因此，要設(shè)法減小開關(guān)時(shí)間。
開通時(shí)間ton是建立基區(qū)電荷的時(shí)間，關(guān)閉時(shí)間toff是存儲(chǔ)電荷消散的時(shí)間。
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