三极管开关电路的导通和关断过程
0 2022-01-27

本文主要介绍三极管开关电路的导通和关断过程,以及怎么加快导通和关断的速度。

由于三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管(达林顿连接)。

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在要求快速切换动作的应用中(中高频开关),必须加快三极管开关的切换速度。可以在基极串联电阻上并联一只加速电容器,当Vin由零电压往上升并开始送电流至基极时,电容器由于无法瞬间充电,故形同短路,输入瞬间的变化量直接引入到三极管基极,用过冲加快三极管的状态变化(电容的作用类似RC上电复位!),因此也就加快了开关导通的速度(三极管迅速从截止状态进入饱和导通状态)。等到电容充电完毕后,电容就形同开路,而不影响三极管的正常工作;当Vin从高变低时,电容也瞬间导通,为泄放基极电荷提供一条低阻通道,这样就加速了晶体管的关断。电容通常取值几十到几百皮法。

与电容并联的电阻常被称为缓冲电阻,它是防止在信号突然变化时在端口上产生振荡。

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加速导通过程:当输入信号电压从0V跳变到高电平时,由于加速电容两端的电压不能突变,加到三极管基极的电压为一个尖顶脉冲,其电压幅值最大。这一尖顶脉冲加到基极,使基极电流迅速从0增大到很大,这样三极管迅速从截止状态进入饱和状态,加速了三极管的饱和导通,即缩短了三极管饱和导通时间(三极管从截止进入饱和所需要的时间)。

维持导通过程:在t0之后,对Cl的充电很快结束,这时输入信号电压Ui加到基极的电压比较小,维持VT1的饱和导通状态。

加速截止过程:当输入信号电压从高电平突然跳变到0V时,即tl时刻,由于Cl上原先充到的电压极性为左正右负,加到基极的电压为负尖顶脉冲。由于加到基极的电压为负,加快了三极管从基区抽出电荷的过程,三极管以更快的速度从饱和转换到截止状态,即缩短了三极管向截止转换的时间。C通常取值几十到几百皮法。

加肖特基二极管的作用:由于肖特基二极管的Vf为0.2~0.4V比Vbe小,所以当晶体管导通后大部分的基极电流是通过二极管然后通过三极管到地的,这样流到三极管基极的电流就很小,积累起来的电荷也少,当晶体管关断时需要卸放的电荷少,关断自然就快。 

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