BJT的開(kāi)關(guān)特性

　　從圖中可見(jiàn)ＮＰＮ型BJT由兩個(gè)Ｎ型區和一個(gè)Ｐ型區構成了兩個(gè)ＰＮ結，并從三個(gè)區分別引出了集電極、基極和發(fā)射極。在電路圖中的符號如下圖所示。

　?。校危行虰JT的結構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“雙極結晶體管”。也就是通常所說(shuō)的三極管。

一、BJT的開(kāi)關(guān)作用

　　BJT的開(kāi)關(guān)作用對應于有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的“斷開(kāi)”和“閉合”。

　　上圖所示電路用來(lái)說(shuō)明BJT開(kāi)關(guān)作用，圖中BJT為ＮＰＮ型硅管。
　　當輸入電壓V₁=-V_B 時(shí)，BJT的發(fā)射結和集電結均為反向偏置（V_BE＜0，V_BC＜0），只有很小的反向漏電流I_EBO和I_CBO分別流過(guò)兩個(gè)結，故i_B≈ 0，i_C≈ 0，V_CE ≈ V_CC，對應于上圖中的Ａ點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開(kāi)路，相當于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱(chēng)為截止。

　　當V₁=+V_B2時(shí)，調節R_B，使I_B=V_CC / R_C，則BJT工作在上圖中的C點(diǎn)
，集電極電流i_C已接近于最大值V_CC / R_C，由于i_C受到R_C的限制，它已不可能像放大區那樣隨著(zhù)i_B的增加而成比例地增加了 ，此時(shí)集電極電流達到飽和，對應的基極電流稱(chēng)為基極臨界飽和電流I_BS（）
，而集電極電流稱(chēng)為集電極飽和電流I_CS（V_CC / R_C）。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I_CS不再增加，集電極電壓V_CE=V_CC-I_CSR_C=V_CES=2.0-0.3V。這個(gè)電壓稱(chēng)為BJT的飽和壓降，它也基本上不隨i_B增加而改變。由于V_CES很小，集電極回路中的c、e極之間近似于短路，相當于開(kāi)關(guān)閉合一樣。
　　BJT的這種工作狀態(tài)稱(chēng)為飽和。
　　由于BJT飽和后管壓降均為0.3V，而發(fā)射結偏壓為0.7V，因此飽和后集電結為正向偏置，即BJT飽和時(shí)集電結和發(fā)射結均處于正向偏置，這是判斷BJT工作在飽和狀態(tài)的重要依據。下圖示出了ＮＰＮ型BJT飽和時(shí)各電極電壓的典型數據。

　　由此可見(jiàn)BJT相當于一個(gè)由基極電流所控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
　　BJT截止時(shí)相當于開(kāi)關(guān)“斷開(kāi)”，而飽和時(shí)相當于開(kāi)關(guān)“閉合”。
　?。危校涡虰JT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(kāi)關(guān)時(shí)間

　　BJT的開(kāi)關(guān)過(guò)程和二極管一樣，也是內部電荷“建立”和“消散”的過(guò)程。因此BJT飽和與截止兩種狀態(tài)的相互轉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-V_B1和+V_B2之間變化的理想方波，則輸出電流I_c的波形如下圖。

　　可見(jiàn)I_c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(kāi)關(guān)的瞬態(tài)過(guò)程進(jìn)行定量描述,通常引人以下幾個(gè)參數來(lái)表征：

　　以上4個(gè)參數稱(chēng)為BJT的開(kāi)關(guān)時(shí)間參數。
　　通常把t_on＝t_d＋t_r稱(chēng)為開(kāi)通時(shí)間,它反映了BJT從截止到飽和所需的時(shí)間；
　　把 t_0ff= t_s＋t_f稱(chēng)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(kāi)通時(shí)間和關(guān)閉時(shí)間總稱(chēng)為BJT的開(kāi)關(guān)時(shí)間,它隨管子類(lèi)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(kāi)關(guān)時(shí)間限制了BJT開(kāi)關(guān)運用的速度。開(kāi)關(guān)時(shí)間越短，開(kāi)關(guān)速度越高。因此，要設法減小開(kāi)關(guān)時(shí)間。
　　開(kāi)通時(shí)間t_on是建立基區電荷的時(shí)間，關(guān)閉時(shí)間t_off是存儲電荷消散的時(shí)間。