晶体管的开关特性.ppt

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二极管的开关作用和
反向恢复时间
开关晶体管的静态特性
晶体管开关的动态特性
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● —— 本章重点
开关晶体管开关原理
（静态特性）
晶体管到开关过程
（延迟过程、上升过程、
超量储存电荷消失过程、
下降过程）
 晶体管的开关时间及减小的方法
晶体管（transistor，是转换电阻transfer resistor的缩写）是一个多重结的半导体器件。通常晶体管会与其他电路器件整合在一起，以获得电压、电流或是信号功率增益。双极型晶体管（bipolar transistor），或称双极结型晶体管（bipolar junction transistor，BJT），是最重要的半导体器件之一，在高速电路、模拟电路、功率放大等方面具有广泛的应用。双极型器件是一种电子与空穴皆参与导电过程的半导体器件，与只由一种载流子参与传导的场效应晶体管不同。（场效应晶体管将在第七、八两章中进行讨论。）

在放大电路中，晶体管是一个优良的放大元件，工作在放大区域。在开关电路中，晶体管作为优良的开关元件而被广泛使用在计算机和自动控制领域中，此时晶体管工作在截止区（断开）或饱和区（接通），从而在电路中起到开关的作用。
晶体管的开关特性包括两部分，一部分是晶体管处于开态和关态时端电流电压间的静态特性，另一部分是在开态和关态之间转换时，电流电压随时间变化的瞬态特性。
晶体管由截止区转换到饱和区，或由饱和区转换到截止区，可以通过加在其输入端的外界信号来实现，因此转换速度极快，可达每秒几十万次到几百万次，甚至更高。


二极管的开关作用和反向恢复时间
01
利用二极管正、反向电流相差悬殊这一特性，可以把二极管作开关使用。当开关K打向A时，二极管处于正向，电流很大，相当于接有负载的外回路与电源相连的开关闭合，回路处于接通状态（开态）；若把K打向B，二极管处于反向，反向电流很小，相当于外回路的开关断开，回路处于断开状态（关态）。
02
在开态时，流过负载的稳态电流为I1
V1为外加电源电压，VJ为二极管的正向压降，，，RL为负载电阻。通常VJ远小于V1，所以上式可近似写为
在关态时，流过负载的电流就是二极管的反向电流IR。
把二极管作为开关使用时，若回路处于开态，在“开关”（即二极管）上有微小压降；当回路处于关态时，在回路中有微小电流，这与一般的机械开关有所不同。
01
说明
01
二极管的反向恢复时间
假设外加脉冲的波形如图5-6(a)所示，则流过二极管的电流就如图5-6(b)所示。

导通过程中（外电路加以正脉冲），二极管P区向N区输运大量空穴，N区向P区输运大量电子。
随着时间的延长，N区内空穴和P区内电子不断增加，直到稳态时停止。在稳态时，流入N区的空穴正好与N区内复合掉的空穴数目相等，流入P区的电子也正好与P区内复合掉的电子数目相等，达到动态平衡，流过P-N结的电流为一常数I1。
随着势垒区边界上的空穴和电子密度的增加，P-N结上的电压逐步上升，在稳态即为VJ。此时，二极管就工作在导通状态。