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如何使用晶體管作為開(kāi)關(guān)的方案

電子設(shè)計(jì) ? 來(lái)源:eeweb ? 作者:Andrew Carter ? 2021-05-15 16:02 ? 次閱讀
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使用晶體管來(lái)接通和關(guān)斷電源是正確黑客行為的關(guān)鍵特征。雙極晶體管開(kāi)啟和關(guān)閉事物的能力是鮮為人知的用途之一,而晶體管卻有多種用途。典型示例是使用計(jì)算機(jī)的并行端口打開(kāi)某些外部設(shè)備。它可以用作一種電流控制開(kāi)關(guān),因?yàn)閟晶體管的集電極電流受其基極電流成比例地限制。通過(guò)晶體管的基極發(fā)送的電子流相對(duì)較小,可以控制流過(guò)集電極的電子流多得多。與傳統(tǒng)的機(jī)械繼電器相比,晶體管開(kāi)關(guān)具有更低的成本和更高的可靠性。

當(dāng)在任何電路中使用時(shí),BJT的功能決定了器件的特性曲線。有輸入,輸出和傳遞特性曲線,而輸出特性曲線是BJT最有用的。下圖說(shuō)明了輸出曲線,該曲線決定了集電極-電流Ic變化時(shí)的集電極-發(fā)射極電壓Vce的范圍。如果電路使用晶體管作為開(kāi)關(guān),則將偏置設(shè)置為在輸出曲線的區(qū)域上操作。

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晶體管工作區(qū)

晶體管開(kāi)關(guān)的工作區(qū)域稱為飽和區(qū)和截止區(qū)。截止區(qū)域由曲線底部的粉紅色或黃色陰影區(qū)域表示。飽和區(qū)域由左側(cè)的紅色或藍(lán)色陰影區(qū)域表示。晶體管的截止和飽和功耗都最小。最大的集電極電流和最小的集電極發(fā)射極電壓是偏置BJT的結(jié)果,因此施加了最大的基極電流。

禁產(chǎn)區(qū)

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晶體管被完全關(guān)斷,可以定義為關(guān)斷模式。由于晶體管的工作條件是零基極電流,零輸出集電極電流和最大集電極電壓,因此它具有大的耗盡區(qū)并且沒(méi)有電流流過(guò)器件。

飽和區(qū)

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該晶體管為全導(dǎo)通狀態(tài),因?yàn)樗鳛閱蔚秵螖S固態(tài)開(kāi)關(guān)(SPST)工作,因此可以定義為導(dǎo)通模式。耗盡層應(yīng)盡可能小,并且由于最大的集電極電流和最小的集電極發(fā)射極電壓,流過(guò)晶體管的電流最大,這是因?yàn)樵诰w管偏置時(shí)施加的基極電流最大。

如果晶體管無(wú)法切換交流電或高電壓(如市電),則必須使用繼電器,因?yàn)樗鼈兺ǔ2皇乔袚Q通常大于5A的大電流的理想選擇。

繼電器的優(yōu)點(diǎn)

  • –能夠一次切換多個(gè)觸點(diǎn)
  • –大電流的更好選擇
  • –可以切換高壓
  • –可以同時(shí)切換交流和直流

繼電器的缺點(diǎn)

  • –需要的電流超過(guò)許多IC所不能提供
  • 的電流
  • –由于電流流過(guò)線圈而使用了更多的功率–無(wú)法快速切換
  • –比晶體管更大

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