開關三極體

開關三極體（Switch transistor）的外形與普通三極體外形相同，它工作於截止區和飽和區，相當於電路的切斷和導通。由於它具有完成斷路和接通的作用，被廣泛套用於各種開關電路中，如常用的開關電源電路、驅動電路、高頻振盪電路、模數轉換電路、脈衝電路及輸出電路等。

基本介紹

• 中文名：開關三極體
• 外文名：Switch transistor
• 作用：具有完成斷路和接通的作用
• 適用範圍：廣泛套用於各種開關電路中

電路圖

負載電阻被直接跨接於三極體的集電極與電源之間，而位居三極體主電流的迴路上，輸入電壓V_in則控制三極體開關的開啟(open) 與閉合(closed) 動作，當三極體呈開啟狀態時，負載電流便被阻斷，反之，當三極體呈閉合狀態時，電流便可以流通。

詳細的說，當V_in為低電壓時，由於基極沒有電流，因此集電極亦無電流，致使連線於集電極端的負載亦沒有電流，而相當於開關的開啟（關閉狀態），此時三極體乃工作於截止(cut off)區。

同理，當Vin為高電壓時，由於有基極電流流動，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負載迴路便被導通，而相當於開關的閉合（連線狀態），此時三極體乃工作於飽和區(saturation)。

工作原理

截止狀態

當加在三極體發射結的電壓小於PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極體這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當於開關的斷開狀態，即為三極體的截止狀態。開關三極體處於截止狀態的特徵是發射結，集電結均處於反向偏置。

導通狀態

當加在三極體發射結的電壓大於PN結的導通電壓，並且當基極的電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處於某一定值附近不再怎么變化，此時三極體失去電流放大作用，集電極和發射極之間的電壓很小，集電極和發射極之間相當於開關的導通狀態，即為三極體的導通狀態。開關三極體處於飽和導通狀態的特徵是發射結，集電結均處於正向偏置。而處於放大狀態的三極體的特徵是發射結處於正向偏置，集電結處於反向偏置。這也是可以使用電壓表測試發射結，集電結的電壓值判定三極體工作狀況的原理。開關三極體正是基於三極體的開關特性來工作的。

工作模式

三極體的種類很多，並且不同型號各有不同的用途。三極體大都是塑膠封裝或金屬封裝，常見三極體的外觀，有一個箭頭的電極是發射極，箭頭朝外的是NPN型三極體，而箭頭朝內的是PNP型。實際上箭頭所指的方向是表示電流的方向。

圖1

雙極面結型電晶體兩個類型：NPN和PNP

NPN類型包含兩個n型區域和一個分隔它們的p型區域；PNP類型則包含兩個p型區域和一個分隔它們的n型區域。

特點套用

開關三極體具有壽命長、安全可靠、沒有機械磨損、開關速度快、體積小等特點。開關三極體可以用很小的電流，控制大電流的通斷，有較廣泛的套用。小功率開關管可以用在電源電路、驅動電路、開關電路等；大功率管可用於彩色電視機、通信設備的開關電源；也可用於低頻功率放大電路、電流調整等；高反壓大功率開關管可用於彩色電視機行輸出管。

參質數

選用三極體需要了解三極體的主要參數。若手中有一本電晶體特性手冊最好。三極體的參數很多，其中必須了解的四個極限參數：ICM、BVCEO、PCM、fT、TON TOFF 等，可滿足95%以上的使用需要。

1. ICM是集電極最大允許電流。三極體工作時當它的集電極電流超過一定數值時，它的電流放大係數β將下降。為此規定三極體的電流放大係數β變化不超過允許值時的集電極最大電流稱為ICM。所以在使用中當集電極電流IC超過ICM時不至於損壞三極體，但會使β值減小，影響電路的工作性能。

2. BVCEO是三極體基極開路時，集電極-發射極反向擊穿電壓。如果在使用中加在集電極與發射極之間的電壓超過這個數值時，將可能使三極體產生很大的集電極電流，這種現象叫擊穿。三極體擊穿後會造成永久性損壞或性能下降。

3. PCM是集電極最大允許耗散功率。三極體在工作時，集電極電流在集電結上會產生熱量而使三極體發熱。若耗散功率過大，三極體將燒壞。在使用中如果三極體在大於PCM下長時間工作，將會損壞三極體。需要注意的是大功率三極體給出的最大允許耗散功率都是在加有一定規格散熱器情況下的參數。使用中一定要注意這一點。

4. 特徵頻率fT。隨著工作頻率的升高，三極體的放大能力將會下降，對應於β=1時的頻率fT叫作三極體的特徵頻率。

5.開通時間、關斷時間是衡量開關管回響速度的一個重要參數。

分類

開關三極體因功率的不同可分為小功率開關管、中功率和大功率開關管。常用小功率開關管有3AKl-5、3AKll-15、3AKl9-3AK20、3AK20-3AK22、3CKl-4、3CK7、3CK8、3DK2-4、3DK7-9。

常用的高反壓、大功率開關管有:2JD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等，它們的最高反壓都在1500V以上。

常用開關

開關三極體的外形與普通三極體外形相同，主要用於電路的關與通的轉換。由於它具有完成斷路或接通的作用，被廣泛用於開關電路，且具有開關速度快、壽命長等特點，而且普遍用於電源|穩壓器電路、驅動電路、振盪電路、功率放大電路、脈衝放大電路及行輸出電路等。開關三極體因功率的不同可分為小功率開關管和大功率開關管。

開關三極體電路圖

常用的小功率開關管有：8550、8050等。

常用的高反壓、大功率開關管有:2SD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等，它們的最高反壓都在1500V以上。

注意事項

1、三極體選擇“開關三極體”，以提高開關轉換速度；

2、電路設計，要保證三極體工作在“飽和/截止”狀態，不得工作在放大區；

3、也不要使三極體處於深度過飽和，否則也影響截止轉換速度；至於截止，不一定需要“負電壓”偏置，輸入為零時就截止了，否則也影響導通轉換速度。

4、三極體作為開關時需注意它的可靠性；在基極人為接入了一個負電源VEE，即可解決它的可靠性。

5、三極體的開關速度一般不盡人意；需要調整信號的輸入頻率。