晶体管作为开关或双极结晶体管或BJT作为开关

开关置于“关”位置时提供开路(无限电阻),置于“开”位置时提供短路(零电阻)。类似地,在双极结晶体管中,通过控制基极-发射极电流,可以使发射极-集电极电阻接近无穷大或接近零。

在一个晶体管特性在美国,有三个地区。他们是

  • 截止地区
  • 活跃区域
  • 饱和区域

晶体管的特性
在有源区,对于宽范围的集电极-发射极电压(VCE)集电极电流(IC)保持不变。由于电压有很宽的范围,集电极电流几乎是恒定的,如果晶体管在这个区域工作,将会有显著的功率损失。当一个理想的开关关闭时,电流是零,因此没有功率损失。

同样,当开关接通时,开关上的电压为零,因此,再次没有功率损耗。当我们想要BJT作为开关来操作时,它必须以这样一种方式来操作,即在开关状态下的功率损耗应该接近于零,或非常低。

只有当晶体管仅在特性的边际区域操作时才可能。截止区域和饱和区域是晶体管特性的两个边缘区域。请注意,这适用于两者npn型晶体管和pnp晶体管。

在该图中,当基极电流为零时,集电极电流(iC)在很宽的集电极-发射极电压(VCE)。因此,当晶体管的基极电流≤0时,集电极电流(IC≈0)是非常小的,因此晶体管被称为处于关闭状态,但同时,晶体管开关的功率损耗即IC×VCE因为非常小的我是可忽略的C以下是作为开关

晶体管用输出电阻R串联起来C。因此,通过输出电阻的电流为

如果晶体管用基极电流I操作B3其中集电极电流为IC1。一世C小于我C1,则晶体管在饱和区工作。这里,对于任何小于I的集电极电流C1,会有非常小的集电极-发射极电压(VCE< VCE1)。因此在这种情况下,通过晶体管的电流与负载电流一样高,但晶体管两端的电压(VCE< VCE1)相当低,因此晶体管中的功率损耗可忽略不计。
bipolar-junction-transistor-characteristics
晶体管表现得像开开关。所以为了使用晶体管作为开关对于集电极电流,我们必须确保施加的基极电流必须足够高,以使晶体管保持在饱和区。bjt作为开关 因此,从以上的解释,我们可以得出结论,双极结晶体管只有在其特性的截止和饱和区工作时才表现为开关。在开关应用中,避免了特性的有源区或有源区。正如我们已经说过的,晶体管开关的功率损耗很低,但不是零。因此,它不是一个理想的开关,但作为开关被接受为特定的应用。

当我们选择a晶体管作为开关我们必须关心晶体管的额定值。因为在正常状态下,整个负载电流都会流过晶体管,如果这个电流超过晶体管的集电极-发射极载流能力的安全值,那么晶体管可能会因过热而永久损坏。同样,在关断状态下,晶体管将显示负载的整个开路电压。晶体管必须能够承受这种电压,否则集电极-发射极结将击穿,晶体管变成“开”而不是“关”。另一件事必须考虑在a晶体管作为开关。晶体管总是需要合适尺寸和设计的散热器。每个晶体管都需要有限的时间来脱离状态和副经验。

虽然这种有限时间非常小,但可能不到很少的微秒,但仍然是零的,但它不是零。在接通期间,电流(iC)将逐渐升高,而集电极-发射极电压VCE将落在零。由于电流从零(理想)增加到其最大值和电压从最大值降至零(理想),因此将有一个瞬间将最大。此时,峰值功率损耗发生。以相同的方式,当从ON状态截止状态时,晶体管发生在晶体管中。因此,在变化状态的过渡期间,晶体管发生在晶体管中的最大功率损耗,但仍然,随着过渡期相当小,能量散散量非常温和。对于低频操作,可以调节产生的热量。但是,如果操作频率相当高,则会有显着的功率损耗和相应的热量。

需要注意的是,发热不仅发生在晶体管的瞬态状态下,也发生在晶体管的稳态开/关状态下,稳态状态下的热量相当小,可以忽略不计。

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