文档介绍：四、晶体三极管开关特性 在数字电路中,三极管是作为开关使用的。三极管 截止相当于开关断开;三极管饱和相当于开关闭合;因此我们最关心三极管截止和饱和时的情况。 (一)、稳态开关特性
理想稳态开关特性:
关态:输入低电平,三极管截止,C、E极间无电流。
IC等于0,。
开态:输入高电平,三极管导通,C、E极电压为零。
IC等于 VCC / RC,输出为0V。
实际稳态开关特性:
关态:基极接负电压,集电结、发射结均反偏,IC=ICBO
输出约等于 VCC。C、E之间无导通电流。
晶体三极管工作于截止区的说明见下图
发射极开路 IE=0 基极开路基极加反压-VBO
开关理想断开 C、E之间有穿透可使 IE=0,临界截止
但不实用,此时电流 ICEO 不可靠,使负压负于
IB= - ICBO 发射结正偏 VBO -VBO 才可靠
实际稳态开关特性:
开态: 希望VC(即输出电压VO)接近于0V,应工作
在饱和区,C、E结电压最小。
在放大区时,IB增加,IC成
倍增加,但随着IC的增加VC逐渐
下降,当达到VC =VB ()
时,CE结零偏,称为临界饱和
此时IB叫临界饱和基极电流IBS,
此时IC叫临界饱和集电极电流ICS。
达到临界饱和之后,IB再增加
IC也增加不多了,进入饱和区,随
着IB增加,饱和深度增加,VC有所
降低, ( 硅管)。
总之,晶体三极管的稳态开关特性要求:
1、关态应可靠截止,条件是:
发射结和集电结均反偏 VB VE, VB VC
通常在基极接负电压。
2、开态应可靠饱和,条件是:
发射结和集电结均正偏 VB > VE, VB > VC
VCC — VCE(SAT临) ICS
使IB > I BS = ————————————= ——
RC
上述公式是今后我们判断饱和与放大的依据。
判断工作状态的例题见书,自学!
(二)、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和,或由饱和到截止 的状态翻转时,其工作特性称为瞬态特性。
瞬态开关特性也分理想特性和实际特性,由于三极
管也是 PN 结结构,存在电荷的积累和消散的过程,仍可
等效为位垒电容和扩散电容,所以状态转换不可能瞬间
完成,要有一个过渡过程。
如下图所示,在状态转换过程中,存在着位垒电容
充电、扩散电容充电、扩散电容放电和位垒电容放电几
种过程。也定义了开通时间(延迟+上升)、关断时间
(存储+下降)几个参数,请看:
由上图可知:与理想瞬态开关特性相比,实际电路的输出波形会发生畸变,边沿变差。作为定量分析,将波形的畸变细分为:
对上升沿: 三极管从截止到导通,称为开通时间TON
它包括: TON = TD + TR
延迟时间TD,主要对应位垒电容的充电过程。
上升时间TR,主要对应扩散电容的充电过程。
对下降沿: 三极管从导通到截止,称为关断时间TOFF
它包括: TOFF = TS + TF
存储时间TS,主要对应扩散电容的放电过程。
下降时间TF,主要对应位垒电容的放电过程。
由于不同三极管的开通时间和关断时间不尽相同,为便于综合性的对比,常用平均延迟时间Tpd 来表示:
影响瞬态特性的内部和外部因素有哪些?
(三)、晶体三极管的开关参数
由书第118页的参数表可见,开关参数分为稳态参数
和瞬态参数:
稳态开关参数:(饱和结压降、反向漏电流)
ICBO、ICEO 、VCE(SAT) 和 VBE(SAT)
瞬态开关参数:(延迟时间)
ton 和 toff