二极管开关的通断是受两端电压极控制教学-精品 ppt课件

1、二极管开关的通断是受两端电压极性控制。二极管开关的通断是受两端电压极性控制。三极管开关的通断是受基极三极管开关的通断是受基极 b b 控制。控制。1 1、三极管的三种任务区域、三极管的三种任务区域BBCECE/CImA1234502468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区饱和区饱和区iC受受vCE显著控制的区域，该区域内显著控制的区域，该区域内vCE的的 数值较小，普通数值较小，普通vCE0.7 V(硅管硅管)。此时。此时 发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。截止区截止区iC接近零的区域，相当接近零的区域，相

2、当iB=0的曲线的的曲线的下方。下方。 此时，发射结反偏，集电结反偏。此时，发射结反偏，集电结反偏。放大区iC平行于vCE轴的区域， 曲线根本平行等距。 此时，发射结正偏，集 电结反偏，电压大于 0.7 V左右(硅管) 。/CImA0123452468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区/CImA0123452468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区三极管任务在放大区。三极管放大条件：三极管放大条件：EBBEVVV , 0发射结正偏：CBBCVVV , 0集电结反偏：放大特点：放大特点： 基极电流IB

3、对集电极电流IC有很强的控制造用,IC=IB。从特性曲线上可以看出，在一样的VCE条件下，IB有很小的变化量IB，IC就有很大的变化量IC。三极管有放大才干，i c i b三极管任务在饱和区。 饱和区VCE比较小，也就是IC受VCE显著控制区。即将输出曲线直线上升和弯曲部分划为饱和区。三极管饱和条件：三极管饱和条件：EBBEVVV , 0发射结正偏：CBBCVVV , 0偏：集电结正基极电位高于发射级、集电极电位。i b IBS/CImA0123452468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区三极管饱和特点：三极管饱和特点： 当VCE减少到一定程度

4、后，集电结搜集载流子的才干减弱，呵斥发射结“发射有余，集电结搜集缺乏，集电极电流IC不再服从IC=IB的规律。三极管饱和时的等效电路：三极管饱和时的等效电路：硅管 0.7V锗管 0.3V硅管 0.3V锗管 0.1V不思索管压降时的等效电路等效于开封锁合VCESbcVBES+-eecb/CImA0123452468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区 三极管任务在截止区，IB=0曲线以下。发射结、集电结均反偏。VBE0VBC0CCCCBVVII、00三极管相当于开路三极管截止等效电路： 所以可以利用三极管饱和、截止形状作开关。所以可以利用三极管饱和、

5、截止形状作开关。三极管截止条件：三极管截止条件：等效于开关断开ecb/CImA0123452468/CEVV0BI 140BIuA280BIuA饱和区饱和区放大区放大区截止区截止区三极管三极管PNPN结四种偏置方式组合结四种偏置方式组合发射结发射结(be(be结结) ) 集电结集电结(bc(bc结结) )工作状态工作状态正偏正偏反偏反偏放大状态放大状态正偏正偏正偏正偏饱和状态饱和状态反偏反偏反偏反偏截止状态截止状态反偏反偏正偏正偏倒置状态倒置状态/cimA/CEVV20uA40uA60uA80uA100uA120uACCCVR 根据VCC和RC值，在输出特性曲线上画一条负载线。当Vi 60A时

6、i C 几乎不变。三极管进入饱和区。临界饱和时基极电流：CCCcsbsRVII饱和时集电极电流：CCCCSRVIRC2KVCC=6VRBvi vivovo=50i bi bi ci c-1V+3V首先求出基极电流?bi然后求出临界饱和时基极电流：?bsIbsbIi 三极管任务在饱和形状，大的越多，饱和的越深。bsbIi 三极管任务在放大形状0beV三极管任务在截止形状IV2bV1bV0tCi0tCMAXi理想情况下：饱和、截止动作瞬时完成 三极管开关和二极管开关一样，都存在开关惰性。三极管在作开关运用时，三极管饱和及截止两种形状不是瞬时完成。由于三极管内部存在着电荷建立和散失过程。Vi = V

7、b2时：T 饱和CCCcRVimaxVi = Vb1时：T 截止0CiRCVCCRBvi vivovoi bi bi ci c1bV0.9CMAXiIV2bV0t0tCMAXi0.1CMAXidtrtstftCiRCVCCRBvi vivovoi bi bi ci cVi = - Vb1 时：时：T 截止截止 i b 0 i c 0 实践情况下：实践情况下：输入由Vb2上跳到Vb1,T由止放大饱和。输入由Vb2下跳到-Vb1,由饱和放大止。需求阅历四个时间：需求阅历四个时间：延迟时间: i c 由0上升到0.1 i c max上升时间: i c 由0.1 i c max上升到0.9 i c m

8、ax存储时间: i c 由 I c max下降到0.9 i c max下降时间:i c 由0.9 i c max下降到0.1 i c maxT由截止导通需求的时间：tON =td+trT T由导通由导通截止需求的时间：截止需求的时间：tOff=ts+tftOff=ts+tfontofft用基区电荷分布图阐明用基区电荷分布图阐明当输入发射结由：反偏正偏所需时间 td正向偏压基极驱动电流发射区分散到基区电子数集电极搜集的电子数由小到大变化由小到大变化当基区的电子浓度添加到当基区的电子浓度添加到 4 4 时：时：发射结正偏后：发射结正偏后：集电极电流到达临界饱和：ICS基区中电子积累所需时间：t r

9、01三极管由截止进入饱和过程：NNP电子浓度电子浓度1234临饱放大正偏 IBIBS 时，发射结发射有余，集电极搜集缺乏。过剩电子在基区积累，如 45。这段时间就是存储时间 t s 当当i b继续添加：继续添加：电子浓度电子浓度NPN1234501分析输入信号由：分析输入信号由： 希望基极驱动电流i b 1很大，加速三极管由截止向饱和转变，缩短上升时间t r ，减少延迟时间，提高任务速度。 虽然i b1添加带来td、 t r 减小。同时也会使 t s 添加。要求驱动电流不是常数，而是前大后小，前大加速建立，后小不过分饱和。正偏放大临饱深饱1bi电子浓度NPN12345当输入当输入01三极管由饱

10、和进入截止过程：三极管由饱和进入截止过程： 由于基区电子不能立刻消逝，T 依然饱和，其转变过程是：随正偏压的减小，基区存储的电子逐渐减小。54区间中电子积累从深饱和浅饱和临界饱和放大截止。分析输入信号由：分析输入信号由：01 希望基极驱散电流i b 2很大,加速三极管由饱和向截止形状转变。 同样i b2添加带来t f 减小。同时也会使 t d 添加。即：三极管截止时，反偏电压越大，转向正偏时间越长。因此，要求驱动电流也不是常数，而是前大后小，前大快速驱散，后小不过分截止。深饱临饱放大正偏2bi结论：结论： 把三极管由截止把三极管由截止饱和的基饱和的基极电流极电流i b1叫做正向驱动电流。叫做正

11、向驱动电流。 把三极管由饱和把三极管由饱和截止的基极截止的基极电流电流i b2叫做反向驱散电流。叫做反向驱散电流。 这样一个前大后小的基极驱动电流很难选取。但可以利用电容C上的电压不能突变的特性，近似实现。这个电容叫做加速电容。iVbitt00RCVCCR1vi vivovoRSC1 R1、R2、外加负偏压VBB及Vi 共同决议三极管任务形状，保证三极管在开关方波的作用下可靠任务于饱和、截止两种形状。 那么如何保证三极管可靠任务？就依托合理选择基极偏置电阻来保证。设计问题当当Vi = 0 时：时： 希望希望T截止截止先假设先假设T止再看止再看能否止能否止画截止等效电路画截止等效电路121RRR

12、VVBBbe - 1V三极管截止条件：V be0令：V be1V T 可靠截止当当V i = E 时：时： 希望希望T饱和，饱和，先假设先假设T饱和再饱和再判能否饱和判能否饱和画饱和等效电路画饱和等效电路2121RVREiiiBBb三极管截止条件：i b IBS0ERCVCCR1vi vivovoR2-VBBC1R1R2VBBbe+R1R2VBBbe+Ei bi 1i 2CCCCSbSRVIICCCBBRVRVRE21即：三极管一定饱和。元件选择：元件选择：T: 先选择开关管，再根据手册给出ICM确定RC。VCC、VBB 根据任务条件确定。C1根据开关管截至频率确定。反相器的优点：反相器的优点

13、： 输出振幅比较大，饱和时 VO 0 。 截止时，VO VCC 。三极管饱和时，V c e s = 0.3V 所以功耗小。对的一致性要求底，只需满足CSbIi CO 反相器的根本功能是将输入信号反相输出，输出信号应坚持与输入信号外形一致，但由于三极管本身存在：开关时间、分布电容及寄生电容的影响，使输出波形产生一定畸变，只能采取措施，使这种畸变尽能够减小至允许范围之内。常用方法：常用方法： 采用加速电容，添加钳位二极管。采用加速电容，添加钳位二极管。VCL:钳位电压，钳位电压， VCL0,RC2KR1R24.3K16KVCC=12V-VBB=8V0.3V5.5VC1TVIVOR1R2VBBVIb

14、e+解1：时当VVVILi3 . 0先假定T截止，。0是否看BEV画出画出T T截止等效电路：截止等效电路：BBILILEBBEVVRRRVVVV211046. 1V满足截止条件T截止目的是判别T能否截止：VVBE0截止：VVBE0导通：VVIL3 . 0RC2KR1R24.3K16KVCC=12V-VBB=8V0.3V5.5VC1TVIVOR1R2VBBVIbe+VBES：时当VVVIHi5 . 5BBIHIHEBBEVVRRRVVVV211064. 2VT导通，判别：BSBII ；放大导通BSBII ；饱和导通假定假定T T饱和，画出饱和等效电路饱和，画出饱和等效电路21RVVRVVIBESBBBESIHBmA46. 0mARVVIICCESCCCSBS26. 0。所以三极管可靠饱和因为,BSBII VVIH5 . 5BIRC2KR1R24.3K16KVCC=12V-VBB=8V0.3V5.5VC1TVIVO2、在输入为高电平常，保证T可靠饱 和，值最小等于多少？ 假设：VI=5.5V时，T处于临界饱和形状，IB=IBS,求出临界饱和时值。mAIRVVIIBCCESCCCSBS46. 0VV