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三極管的開關(guān)作用圖解
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-12-28 14:14:43
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三極管的開關(guān)作用圖解
簡(jiǎn)單貼片三極管開關(guān):電路如下圖,電阻RC是LED限流用電阻,以防止電壓過(guò)高燒壞LED(發(fā)光二極管),將輸入信號(hào) VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個(gè)間隔),觀察并記錄對(duì)的 VOUT 以及LED 的亮度。當(dāng)貼片三極管開關(guān)為斷路時(shí),VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。當(dāng)貼片三極管開關(guān)通路時(shí),VOUT = 0.2V ,LED 會(huì)亮。改良貼片三極管開關(guān):因?yàn)槿龢O管由截止區(qū)過(guò)度到飽和區(qū)需經(jīng)過(guò)線性區(qū),開關(guān)的效果不會(huì)有明確的界線。為使貼片三極管開關(guān)的效果明確,可串接兩個(gè)貼片三極管,電路如圖六。同樣將輸入信號(hào) VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個(gè)間隔),觀察并記錄對(duì)應(yīng)的VOUT 以及LED 的亮度。
三極管的開關(guān)作用圖解
三極管的開關(guān)作用圖解
貼片三極管開關(guān)與機(jī)械式開關(guān)的比較
截至目前為止,我們都假設(shè)當(dāng)貼片三極管開關(guān)導(dǎo)通時(shí),其基極與射極之間是完全短路的。事實(shí)并非如此,沒(méi)有任何貼片三極管可以完全短路而使VCE=0,大多數(shù)的小信號(hào)硅質(zhì)貼片三極管在飽和時(shí),VCE(飽和)值約為0.2伏特,縱使是專為開關(guān)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的交換貼片三極管,其VCE(飽和)值頂多也只能低到0.1伏特左右,而且負(fù)載電流一高,VCE(飽和)值還會(huì)有些許的上升現(xiàn)象,雖然對(duì)大多數(shù)的分析計(jì)算而言,VCE(飽和)值可以不予考慮,但是在測(cè)試交換電路時(shí),必須明白VCE(飽和)值并非真的是0。
雖然VCE(飽和)的電壓很小,本身微不足道,但是若將幾個(gè)貼片三極管開關(guān)串接起來(lái),其總和的壓降效應(yīng)就很可觀了,不幸的是機(jī)械式的開關(guān)經(jīng)常是采用串接的方式來(lái)工作的,如圖3(a)所示,貼片三極管開關(guān)無(wú)法模擬機(jī)械式開關(guān)的等效電路(如圖3(b)所示)來(lái)工作,這是三極管開關(guān)的一大缺點(diǎn)。
幸好貼片三極管開關(guān)雖然不適用于串接方式,卻可以完美的適用于并接的工作方式,如圖4所示者即為一例。
貼片三極管開關(guān)和傳統(tǒng)的機(jī)械式開關(guān)相較,具有下列四大優(yōu)點(diǎn)﹕
(1)貼片三極管開關(guān)不具有活動(dòng)接點(diǎn)部份,因此不致有磨損之慮,可以使用無(wú)限多次,
一般的機(jī)械式開關(guān),由于接點(diǎn)磨損,頂多只能使用數(shù)百萬(wàn)次左右,而且其接點(diǎn)易受污損而影響工作,因此無(wú)法在臟亂的環(huán)境下運(yùn)作,貼片三極管開關(guān)既無(wú)接點(diǎn)又是密封的,因此無(wú)此顧慮。
(2)機(jī)械式開關(guān)的動(dòng)作速度較一般的開關(guān)為快,一般開關(guān)的啟閉時(shí)間是以毫秒(ms)來(lái)計(jì)算的,貼片三極管開關(guān)則以微秒(μs)計(jì)。
(3)貼片三極管開關(guān)沒(méi)有躍動(dòng)(bounce)現(xiàn)象。一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間會(huì)有快速的連續(xù)啟閉動(dòng)作,然后才能逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
(4)利用貼片三極管開關(guān)來(lái)驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載時(shí),在開關(guān)開啟的瞬間,不致有火花產(chǎn)生。反之,當(dāng)機(jī)械式開關(guān)開啟時(shí),由于瞬間切斷了電感性負(fù)載樣上的電流,因此電感之瞬間感應(yīng)電壓,將在接點(diǎn)上引起弧光,這種電弧非但會(huì)侵蝕接點(diǎn)的表面,亦可能造成干擾或危害。
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