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1、第六章第六章 双极型晶体管的开关特性双极型晶体管的开关特性内容内容6.1 晶体管的开关作用晶体管的开关作用6.2 晶体管的开关过程和晶体管的开关过程和开关时间开关时间6.3 开关晶体管的正向压开关晶体管的正向压降和饱和压降降和饱和压降6.1 晶体管的开关作用晶体管的开关作用1.晶体管的三个状态及开关作用晶体管的三个状态及开关作用2.晶体管开关与二极管开关比较晶体管开关与二极管开关比较3.开关运用对晶体管的基本要求开关运用对晶体管的基本要求4.开关过程简介开关过程简介1.晶体管的工作状态及开关作用晶体管的工作状态及开关作用线性区线性区放大区放大区饱和区饱和区截止区截止区RTQS2.晶体管开关与二
2、极管开关比较晶体管开关与二极管开关比较相似之处：相似之处：(1)正向时正向时(导通时导通时)管子本身有压降。管子本身有压降。(2)反向时反向时(截止时截止时)存在漏电流。存在漏电流。(3)存在开关时间存在开关时间不同之处：不同之处：(1)晶体管开关的输出波形与输入波形相位差晶体管开关的输出波形与输入波形相位差180。而二极管开关是同相位的。前者可在集成电路中作倒相而二极管开关是同相位的。前者可在集成电路中作倒相器。器。(2)晶体管开关有电流及电压的放大作用，而二极晶体管开关有电流及电压的放大作用，而二极管开关没有。管开关没有。3.开关运用对晶体管的基本要求开关运用对晶体管的基本要求开态和关态特
3、性好开态和关态特性好饱和压降小，消耗功率小；饱和压降小，消耗功率小；正向压降小，启动功率小；正向压降小，启动功率小；反向漏电流小。反向漏电流小。开关时间短开关时间短4.开关过程简介开关过程简介l开关过程开关过程延迟延迟上升上升贮存贮存下降下降l开关时间开关时间延迟时间延迟时间t td d上升时间上升时间t tr r贮存时间贮存时间t ts s下降时间下降时间t tf f开启时间开启时间ton关闭时间关闭时间toff开关时间开关时间6.2 晶体管的开关过程和开关时间晶体管的开关过程和开关时间1.延迟过程和延迟时间延迟过程和延迟时间2.上升过程和上升时间上升过程和上升时间3.电荷贮存效应和贮存时间
4、电荷贮存效应和贮存时间4.下降过程和下降时间下降过程和下降时间5.提高开关速度的措施提高开关速度的措施1.延迟过程和延迟时间延迟过程和延迟时间延迟过程延迟过程：当晶体管从关态向开态转当晶体管从关态向开态转化时，输出端不能立即对输入脉冲作化时，输出端不能立即对输入脉冲作出响应，而产生延迟过程。定义延迟出响应，而产生延迟过程。定义延迟过程为从正向脉冲输入到集电极有输过程为从正向脉冲输入到集电极有输出电流的过程。出电流的过程。e结反偏结反偏零偏零偏正偏（小）正偏（小）c结反偏结反偏反偏（小）反偏（小）e结的电压在延迟期间结的电压在延迟期间的变化范围：的变化范围：EBVFc结的电压在延迟期间结的电压在
5、延迟期间的变化范围：的变化范围：延迟时间延迟时间2、上升过程和上升时间、上升过程和上升时间1）上升过程中Ib1的作用作用之一：增加与qb等量的多子电荷，相当于对CDE充电作用之二：对CTE充电作用之三：对CTC充电作用之四：补充因复合二损失的多子，并向发射区注入少子，在放大区这部分电流为2）tr表达式的推导表达式的推导根据根据Ib1的作用的作用3）分析如何减小）分析如何减小tr6.2 晶体管的开关过程和开关时间晶体管的开关过程和开关时间3、储存时间储存时间1）超量储存电荷的形成）超量储存电荷的形成RTQS过驱动因子过驱动因子Qbxpeope(x)nbonb(x)pcopc(x)n+pnQcx过
6、驱动超量储存电荷超量储存电荷的作超量储存电荷的作用就是在晶体管关用就是在晶体管关断过程中出现延迟断过程中出现延迟2）超量储存电荷的作用）超量储存电荷的作用3）基极电流的作用基极电流的作用基极电流作用：基极电流作用：抽取超量储存电荷，补充抽取超量储存电荷，补充临街电荷以下的电荷的损临街电荷以下的电荷的损失。失。超量储存电荷消失的途径超量储存电荷消失的途径:4)储存时间储存时间s反向基极电流的抽取，自反向基极电流的抽取，自身复合及补充临界存储电身复合及补充临界存储电荷以下的电荷，维持集电荷以下的电荷，维持集电极电流基本不变。极电流基本不变。4、下降过程及下降时间下降过程及下降时间下降过程可以看作是
7、上升过程的逆过程，下降过程可以看作是上升过程的逆过程，-Ib2的作用的作用与上升过程相反。与上升过程相反。tdtrtstf减小结面减小结面积，以减积，以减小结电容小结电容减小减小Ib2，增大增大Ib1减小结面积，减小结面积，以减小结电容以减小结电容减小基区宽度，减小基区宽度，更快建立梯度更快建立梯度增加基区少子增加基区少子寿命，加强基区寿命，加强基区输运，减小复合输运，减小复合增大增大Ib1IB1不要太不要太大，不要饱大，不要饱和太深和太深减小减小Wc加大加大Ib2减小减小t tc掺金掺金减小结面积，减小结面积，以减小结电以减小结电容容减小基区宽减小基区宽度，更快建度，更快建立梯度立梯度增大增
8、大Ib25、提高开关速度的措施：、提高开关速度的措施：1）Ebers-moll方程及一般形式方程及一般形式Ebers-moll等效电路等效电路6.3晶体管的正向（输入）晶体管的正向（输入）压降和饱和压降压降和饱和压降1、Ebers-moll模型模型2、输入正向压降、输入正向压降VBES1、Ebers-moll模型模型3、饱和压降、饱和压降VCESEbers-moll方程方程Ebers-moll等效电路等效电路包括串联电阻的包括串联电阻的Ebers-moll等效电路等效电路2）放大区的放大区的Ebers-moll等效电路等效电路放大区的放大区的Ebers-moll等效电路等效电路3）截止区的截止
9、区的Ebers-moll等效电路等效电路截止区的截止区的Ebers-moll等效电路等效电路4）受端电流控制的受端电流控制的Ebers-moll等效电路等效电路2、输入正向压降、输入正向压降VBESVBES是指晶体管开启并进入饱和区的最小输入端电压是指晶体管开启并进入饱和区的最小输入端电压3、饱和压降、饱和压降VCESVCES是指共射极电路中，晶体管处于饱和状态时是指共射极电路中，晶体管处于饱和状态时C、E之间的电压降之间的电压降4、影响、影响VCES因素的分析因素的分析1）VBE-VBC的影响的影响VBE-VBC的大小受饱和的大小受饱和深度的影响深度的影响,即随着即随着IB的的增加，趋于稳定。增加，趋于稳定。2）icrcs的影响的影响放大区饱和区临界饱和线完全饱和区/深饱和区部分饱和区/浅饱和区