三极管开关电路原理介绍
三极管开关电路原理介绍
三极管的理想稳态开关特性
图(a)中三极管为 NPN 型硅管。电阻 Rb 为基极电阻，电阻 Rc 为集电极电阻，晶体三极管 T
的基极 b 起控制的作用，通过它来控制开关开闭动作，集电极 c 及发射极 e 形成开关两个
端点，由 b 极来控制其开闭，c.e 两端的电压即为开关电路的输出电压 vO。
1)当输入电压 vI 为高电平时，晶体管导通，相当于开关闭合，所以集电极电压 vc≈0，即输
出低电平，而集电极电流 iC≈VCC/RC。
2)当输入电压 vI 为低电平时，由图可见，晶体管截止，相当于开关断开，所以得集电极电
流 iC≈0，而集电极电压 vc≈VCC，即输出为高电平。
(a)电路
(b)工作状态图解
如何使三极管工作于开关状态?
晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即
截止区、放大区、饱和区,如图 4.2.1(b)所示。
如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；
要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流 iE=0，这
时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流
iC=ICBO，而基极电流 iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB 并不是为 0，而等于-ICBO。基
极开路时，外加电源电压 VCC 使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流
iB=0 时，晶体管并未进入截止状态，这时 iE=iC =ICEO 还是较大的。晶体管进入截止状态，
晶体管基极与发射极之间加反向电压，这时只存在集电极反向饱和电流 ICBO，iB =-
ICBO，iE=0，为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值，当大于 VBO 时，发射结
处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流 IEBO，这时晶体管进入截止状态
iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。
同时基极电流也增加，随着基极电流 iB 的增加基极电位 vB 升高，而随着集电极电流 iC 的
增加，集电极电位 vC 却下降。当基极电流 iB 增大到一定值时，将出现 vBE =vCE 的情况。
这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。如果进一步增大 iB ，iB 增大，使得集电结由零
偏变为正向偏置，集电结位垒降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流 iC 随基
极电流 iB 的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子 -空穴对，当 iB 继续增
大时，iC 基本维持不变，即 iB 失去对 iC 的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大大
减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说，在饱和状态时饱和压降 VBE(sat)近似
等于 0.7V，VCE(sat)近似等于 0.3V。由图 4.2.1(a)可看出，集电极电流 iC 的增加受外电路
的限制。由电路可得出 iC 的最大值为 ICM= VCC/ RC。晶体管进入饱和状态，基极电流增
大，集电极电流变化很小，即 iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC 晶体管处于临界饱和时的基极电
流为 IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC
