晶體管作為電流單方向通過的電子開關(guān)使用
晶體管也可以作為電子開關(guān)使用。但這個開關(guān)的電流方向只能是單向的,pnp型管和npn型晶體管的電流方向相反。
如果使晶體管以開關(guān)方式工作,需要加大基極電流
晶體管VCE的飽和狀態(tài)
當(dāng)晶體管處于開關(guān)工作方式時(shí),因?yàn)殡娫措妷汉图姌O電阻的限制,集電極IC不足以提供hFEIB大小的電流。因此,集電極電流IC不能持續(xù)增加,晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài),此時(shí)集電極和發(fā)射極之間的電壓VCE(SAT)(V)間的電壓約為0.1~0.2V左右的低電壓。晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)。正是因?yàn)檫@個緣故,晶體管才可以作為開關(guān)來使用。
基極電壓源通過電阻提供基極電流
為了使晶體管成為電子開關(guān)工作,需要提供一個電壓源,并將其通過電阻與基極相連接。如果要使開關(guān)導(dǎo)通,基極電壓源通過電阻向晶體管的基極提供足夠大的電流IB就可以使得晶體管導(dǎo)通。晶體管導(dǎo)通時(shí),開關(guān)就導(dǎo)通,并且允許電流通過該管。
晶體管開關(guān)工作方式的電路通常采用集電極開路的連接方式
晶體管作為電子開關(guān)使用時(shí),能夠?qū)Ρ豢貙ο筮M(jìn)行控制,諸如LED、電動機(jī)、繼電器線圈等。應(yīng)為此時(shí)晶體管的集電極除被控對象外,沒有連接任何其他的電路或元件,因此也將晶體管的這種連接方式稱為集電極開路。
另外,在晶體管開關(guān)電路中,晶體管處于飽和狀態(tài),使得開關(guān)導(dǎo)通。當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)(晶體管從飽和狀態(tài)恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)),由于電荷的存儲效應(yīng),晶體管工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換將有幾個微妙(μs)的動作延遲,將該時(shí)間稱為“恢復(fù)時(shí)間”。
在發(fā)射極連接繼電器線圈時(shí)需要注意線圈的反電動勢
在晶體管開關(guān)電路中,如果連接的被控對象為電動機(jī)或繼電器線圈時(shí),晶體管的導(dǎo)通與關(guān)斷控制著線圈中電流的通過。此時(shí),當(dāng)晶體管由導(dǎo)通狀態(tài)向截止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),集電極(線圈中)的電流的突然減小,線圈將會產(chǎn)生一個反電動勢,并作用于集電極。這個反電動勢將高達(dá)數(shù)百伏(V),常常會引起晶體管的損壞。
為解決這個問題,通常在電動機(jī)和繼電器線圈上并聯(lián)一個反向二極管,當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí),此二極管可以吸收感應(yīng)反電動勢所產(chǎn)生的電流。
本文選自微信號:機(jī)械工業(yè)出版社E視界
如圖所示電路為電流放大倍數(shù)hFE=200的晶體管開關(guān)電路,試計(jì)算當(dāng)5V的電壓連接著100Ω的電阻加載到集電極(晶體管處于飽和狀態(tài))時(shí)的基極電流IB。這里,基極電流的富裕度為5倍。
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