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如何使用晶體管作為開關(guān)與應(yīng)用
  • 發(fā)布時(shí)間:2019-12-31 15:02:25
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如何使用晶體管作為開關(guān)與應(yīng)用
晶體管由“威廉·肖克利”(William Shockley)于1947 年發(fā)明。晶體管是一種三端半導(dǎo)體器件,可用于開關(guān)應(yīng)用,微弱信號(hào)的放大,并且成千上萬個(gè)晶體管相互連接并嵌入一個(gè)很小的集成體中。電路/芯片,用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)內(nèi)存。晶體管開關(guān),用于打開或關(guān)閉電路,這意味著晶體管由于其低功耗而通常僅在低壓設(shè)備中用作電子設(shè)備中的開關(guān)。在截止和飽和區(qū)域。
晶體管
晶體管
BJT晶體管的類型
晶體管基本上由兩個(gè)PN結(jié)組成,這些結(jié)通過將N型或P型半導(dǎo)體材料夾在一對(duì)相對(duì)類型的半導(dǎo)體材料之間而形成。
雙極結(jié)型晶體管分為以下類型:
• NPN
• PNP
晶體管
BJT晶體管的類型
晶體管具有三個(gè)端子,即基極,發(fā)射極和集電極。發(fā)射極是重?fù)诫s端子,它將電子發(fā)射到基極區(qū)?;鶚O端子是輕摻雜的,并將發(fā)射極注入的電子傳遞到集電極上。集電極端子是中間摻雜的,并從基極收集電子。
NPN型晶體管是由P型摻雜半導(dǎo)體層之間的兩種N型摻雜半導(dǎo)體材料組成的,如上所述。類似地,PNP型晶體管是在N型摻雜半導(dǎo)體層之間的兩種P型摻雜半導(dǎo)體材料的組成,如上所述。NPN和PNP晶體管的功能相同,但偏置和電源極性不同。
晶體管開關(guān)
如果電路使用BJT晶體管作為開關(guān),則將晶體管NPN或PNP偏置,以使晶體管在如下所示的IV特性曲線的兩側(cè)運(yùn)行。晶體管可以在三種模式下工作:有源區(qū),飽和區(qū)和截止區(qū)。在有源區(qū)域中,晶體管用作放大器。晶體管飽和區(qū)(全開)和截止區(qū)(全關(guān))的兩個(gè)工作區(qū)用于操作晶體管開關(guān)。
經(jīng)營(yíng)地區(qū)
我們可以從上述特性中觀察到,曲線底部的粉紅色陰影區(qū)域表示截止區(qū)域,而左側(cè)的藍(lán)色區(qū)域表示晶體管的飽和區(qū)域。
禁產(chǎn)區(qū)
晶體管的工作條件為零輸入基極電流(IB = 0),零輸出集電極電流(Ic = 0)和最大集電極電壓(VCE),這會(huì)導(dǎo)致耗盡層變大且沒有電流流過器件。因此,晶體管切換到“完全截止”狀態(tài)。因此,當(dāng)使用雙極型晶體管作為開關(guān)時(shí),我們可以定義截止區(qū)域,NPN晶體管的結(jié)被反向偏置,VB <0.7v,Ic = 0。同樣,對(duì)于PNP晶體管,發(fā)射極電勢(shì)必須相對(duì)于晶體管的基極為–ve。
然后,當(dāng)使用雙極晶體管作為開關(guān),兩個(gè)結(jié)點(diǎn)都反向偏置,IC = 0且VB <0.7v時(shí),我們可以定義“截止區(qū)域”或“關(guān)斷模式”。對(duì)于PNP晶體管,發(fā)射極電勢(shì)必須相對(duì)于基極為-ve。
飽和區(qū)
在該區(qū)域,晶體管將被偏置,從而施加最大的基極電流(IB),從而導(dǎo)致最大的集電極電流(IC = VCC / RL),然后導(dǎo)致最小的集電極-發(fā)射極電壓(VCE?0)下降。在這種情況下,耗盡層將變得盡可能小,并且流過晶體管的電流最大。因此,晶體管被“完全導(dǎo)通”。
使用雙極NPN晶體管作為開關(guān)時(shí),兩個(gè)結(jié)點(diǎn)均被正向偏置,IC =最大值,VB> 0.7v,定義為“飽和區(qū)域”或“導(dǎo)通模式”。對(duì)于PNP晶體管,發(fā)射極電勢(shì)相對(duì)于基極必須為+ ve。
晶體管作為開關(guān)的一些基本應(yīng)用
在晶體管中,除非電流在基極電路中流動(dòng),否則沒有電流可以在集電極電路中流動(dòng)。此屬性將允許將晶體管用作開關(guān)??梢酝ㄟ^改變基極來接通或關(guān)斷晶體管。由晶體管操作的開關(guān)電路有一些應(yīng)用。在這里,我考慮使用NPN晶體管來解釋一些使用晶體管開關(guān)的應(yīng)用。
光控開關(guān)
該電路通過使用晶體管作為開關(guān)來設(shè)計(jì),以在明亮的環(huán)境中點(diǎn)亮燈泡,在黑暗中將其關(guān)閉,并在分壓器中使用光敏電阻(LDR)。當(dāng)環(huán)境黑暗時(shí),LDR的電阻會(huì)變高。然后,晶體管截止。當(dāng)LDR暴露在強(qiáng)光下時(shí),其電阻下降到較小的值,從而導(dǎo)致更多的電源電壓并提高晶體管的基極電流。現(xiàn)在,晶體管接通,集電極電流流動(dòng),燈泡點(diǎn)亮。
熱控開關(guān)
熱敏開關(guān)是熱控開關(guān)電路中的一個(gè)重要組成部分。熱敏電阻是一種電阻器,可根據(jù)周圍溫度做出響應(yīng)。當(dāng)溫度較低時(shí),其電阻會(huì)增加,反之亦然。當(dāng)對(duì)熱敏電阻施加熱量時(shí),其電阻會(huì)降低,基極電流會(huì)增加,而集電極電流會(huì)更大,并且警笛會(huì)燒斷。這種特殊的電路適合用作火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
晶體管
熱控開關(guān)
高壓情況下的直流電動(dòng)機(jī)控制(驅(qū)動(dòng)器)
考慮到?jīng)]有電壓施加到晶體管,則晶體管變?yōu)榻刂?,并且沒有電流流過該晶體管。因此,繼電器保持關(guān)閉狀態(tài)。直流電動(dòng)機(jī)的電源由繼電器的常閉(NC)端子供電,因此當(dāng)繼電器處于OFF狀態(tài)時(shí),電動(dòng)機(jī)將旋轉(zhuǎn)。在晶體管BC548的基極上施加高電壓會(huì)導(dǎo)致晶體管導(dǎo)通,并且繼電器線圈通電。
您是否清楚地了解了晶體管如何在不同應(yīng)用中用作開關(guān)?我們承認(rèn),上述信息通過相關(guān)的介紹和示例闡明了整個(gè)切換概念。
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