晶体管作为开关的工作原理及使用示例

使用晶体管作为开关是该器件最简单的应用。晶体管可广泛用于开关操作以打开或关闭电路。同时，晶体管作为开关操作背后的基本概念取决于其操作模式。通常在这种模式下，低压直流由晶体管开启或关闭。

PNP和NPN晶体管都可以用作开关。通过“开/关”静态开关偏置 NPN 和 PNP 双极晶体管，可以处理与信号放大器不同的基本终端晶体管。晶体管转换直流信号“开”或“关”的主要用途之一是固态开关。

包括LED在内的一些设备在逻辑电平上只需要几毫安的直流电压，并且可以通过逻辑门输出直接控制。发电机、螺线管或灯等大功率设备通常需要比通常的逻辑门更多的功率来使用晶体管开关。

晶体管开关的工作区域

饱和区和截止区被称为晶体管开关的工作区。这意味着，通过在其“最高关闭”（饱和）和“绝对关闭”之间切换，晶体管被用作开关，基本上覆盖其Q点和放大所需的分压器电路。

截止区域

“截止”区域位于曲线的底部，蓝色阴影区域和左侧的黄色区域是晶体管“饱和”区域。

晶体管的工作规格包括基极电流 (I B )、集电极电流 (I C ) 和发射极-集电极电压 (V CE )。

截止区域的特征

• 晶体管用作“开路开关”
• 底座和输入接地 (0v)
• 基极发射电压为 V BE > 0.7 V
• 基本发射器反转
• 全关（截止区域）晶体管（“集电极流量 = 0”） • V OUT = V CC = “1′′”
• 没有集电极电流流过 (I C = 0)

相反，当使用双极晶体管作为开关时，我们可以在 Vb < 0.7 V 和 I C = 0的反向偏置中描述“截止区域”或“关闭模式” 。

饱和区

在这种模式或区域中，施加最高的基极电流，导致总集电极电流导致平均集电极-发射极电压下降，泄漏表面尽可能小，流过该晶体管的最大电流。这就是触发“完全导通”晶体管的原因。

或者，我们可以定义“饱和场”或“ON 阶跃”，所有结正向，V W > 0.7 V 并且 IK = 使用双极晶体管作为开关时完成。

这里需要考虑一个 CE 配置中的基极偏置晶体管。当我们将基尔霍夫电压规则扩展到电路的输入和输出端时，我们会写，

V BB = I B R B + V BE ... (1)

V CE = V CC – I C R C … (2)

V BB是输入电压 (Vi)，V CE  是输出电压 DC (Vo)。这就是我们得到的原因；

V i = I B R B + V BE

V o \u003d V CC - I C R C

首先，让我们看一下当 V i 从零上升时 V o 的变化只要V i小于 0.6 V，硅结晶体管就会保持截止状态。此外，I C = 0。V o = V CC。因此，当 V i超过 0.6 V时，晶体管切换到激活状态。 I C >0 并且 V o也在减小（因为 I C R C正在增加）。最初，随着V i的增加，I C几乎呈线性增加。

V o也线性下降，直到其值降至 1 V 以下。此后，变化变为非线性，晶体管进入饱和状态。V o在增加 V i时继续减小，但永远不会变为零。这是一个 V o与 V i图（也称为参考晶体管的转换特征）。

这里有两件事要记住：

当 V i为低且晶体管无法正向偏置时，V o为高（= V CC）。

如果 V i足够高以使晶体管饱和，则 V o非常低（~0）。

当晶体管不导通时，它也会关闭。另一方面，当它处于耗尽状态时，它被打开。将这些组件放在一起，想象一个电阻器确定低于和高于这些电压点的低值和高值

这样的电平适合晶体管的截止和饱和。我们可以说在这种情况下，一个小的输入会关闭晶体管，而一个高的输入会打开它。这些电路旨在防止晶体管保持在活动状态。这就是晶体管可以充当开关的方式。

晶体管作为开关的应用

晶体管作为开关有以下用途：

• LED 功能是使用最广泛的实际应用，用作晶体管的开关。
• 可以通过进行必要的电路更改来管理继电器操作，以便连接和控制与继电器相关的一些外部设备。
• 使用晶体管的这种想法，可以控制和监控直流电机。该软件用于打开和关闭发动机。可以通过改变晶体管频率值来修改电机速度。
• 灯泡就是这些开关的例子之一。如果设置是亮的，它可以根据黑暗的环境打开灯并关闭。光敏电阻 (LDR) 用于执行此操作。
• 可以使用这种检测环境温度的开关方法控制称为热敏电阻的元件。热敏电阻称为电阻器。当检测到的温度较低时，该电阻会增加，而当检测到的温度较高时，电阻会减小。

作为常见的电子元器件之一，晶体管的应用非常广泛，而作为开关知识器用途之一。

以上就是晶体管作为开关的工作原理及使用示例，部分参数信息仅供参考。本文由IC先生网（www.mrchip.cn）编辑，如需转载请务必注明。文章图片来源网络，如有侵权，请联系删除。