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  • 三極管的開關(guān)作用圖解
    • 發(fā)布時間:2019-12-28 14:14:43
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    三極管的開關(guān)作用圖解
    簡單貼片三極管開關(guān):電路如下圖,電阻RC是LED限流用電阻,以防止電壓過高燒壞LED(發(fā)光二極管),將輸入信號 VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個間隔),觀察并記錄對的 VOUT 以及LED 的亮度。當(dāng)貼片三極管開關(guān)為斷路時,VOUT =VCC =12 V,LED 不亮。當(dāng)貼片三極管開關(guān)通路時,VOUT = 0.2V ,LED 會亮。改良貼片三極管開關(guān):因?yàn)槿龢O管由截止區(qū)過度到飽和區(qū)需經(jīng)過線性區(qū),開關(guān)的效果不會有明確的界線。為使貼片三極管開關(guān)的效果明確,可串接兩個貼片三極管,電路如圖六。同樣將輸入信號 VIN 從0 調(diào)到最大 (等分為約20 個間隔),觀察并記錄對應(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,其基極與射極之間是完全短路的。事實(shí)并非如此,沒有任何貼片三極管可以完全短路而使VCE=0,大多數(shù)的小信號硅質(zhì)貼片三極管在飽和時,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)值還會有些許的上升現(xiàn)象,雖然對大多數(shù)的分析計算而言,VCE(飽和)值可以不予考慮,但是在測試交換電路時,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,但是若將幾個貼片三極管開關(guān)串接起來,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工作的,如圖3(a)所示,貼片三極管開關(guān)無法模擬機(jī)械式開關(guān)的等效電路(如圖3(b)所示)來工作,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)不具有活動接點(diǎn)部份,因此不致有磨損之慮,可以使用無限多次,
    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)百萬次左右,而且其接點(diǎn)易受污損而影響工作,因此無法在臟亂的環(huán)境下運(yùn)作,貼片三極管開關(guān)既無接點(diǎn)又是密封的,因此無此顧慮。
    (2)機(jī)械式開關(guān)的動作速度較一般的開關(guān)為快,一般開關(guān)的啟閉時間是以毫秒(ms)來計算的,貼片三極管開關(guān)則以微秒(μs)計。
    (3)貼片三極管開關(guān)沒有躍動(bounce)現(xiàn)象。一般的機(jī)械式開關(guān)在導(dǎo)通的瞬間會有快速的連續(xù)啟閉動作,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)來驅(qū)動電感性負(fù)載時,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,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,這種電弧非但會侵蝕接點(diǎn)的表面,亦可能造成干擾或危害。
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