开关三极管

　　简介

　　开关三极管的外形与普通三极管外形相同，它工作于截止区和饱和区，相当于电路的切断和导通。由于它具有完成断路和接通的作用，被广泛应用于各种开关电路中，如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。[1]

　　电路图

　　负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间，而位居三极管主电流的回路上，输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open)与闭合(closed)动作，当三极管呈开启状态时，负载电流便被阻断，反之，当三极管呈闭合状态时，电流便可以流通。

　　详细的说，当Vin为低电压时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启，此时三极管乃工作于截止(cutoff)区。

　　同理，当Vin为高电压时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合，此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。[1]

　　工作原理

　　截止状态

　　当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，即为三极管的截止状态。开关三极管处于截止状态的特征是发射结，集电结均处于反向偏置。

　　导通状态

　　当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并且当基极的电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不再怎么变化，此时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，即为三极管的导通状态。开关三极管处于饱和导通状态的特征是发射结，集电结均处于正向偏置。而处于放大状态的三极管的特征是发射结处于正向偏置，集电结处于反向偏置。这也是可以使用电压表测试发射结，集电结的电压值判定三极管工作状况的原理。开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。

　　工作模式

　　三极管的种类很多，并且不同型号各有不同的用途。三极管大都是塑料封装或金属封装，常见三极管的外观，有一个箭头的电极是发射极，箭头朝外的是NPN型三极管，而箭头朝内的是PNP型。实际上箭头所指的方向是表示电流的方向。特点应用

　　开关三极管具有寿命长、安全可靠、没有机械磨损、开关速度快、体积小等特点。开关三极管可以用很小的电流，控制大电流的通断，有较广泛的应用。小功率开关管可以用在电源电路、驱动电路、开关电路等；大功率管可用于彩色电视机、通信设备的开关电源；也可用于低频功率放大电路、电流调整等；高反压大功率开关管可用于彩色电视机行输出管。

　　参质数

　　选用三极管需要了解三极管的主要参数。若手中有一本晶体管特性手册最好。三极管的参数很多，其中必须了解的四个极限参数：ICM、BVCEO、PCM、fT、TONTOFF等，可满足95%以上的使用需要。

　　1.ICM是集电极最大允许电流。三极管工作时当它的集电极电流超过一定数值时，它的电流放大系数β将下降。为此规定三极管的电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为ICM。所以在使用中当集电极电流IC超过ICM时不至于损坏三极管，但会使β值减小，影响电路的工作性能。

　　2.BVCEO是三极管基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。如果在使用中加在集电极与发射极之间的电压超过这个数值时，将可能使三极管产生很大的集电极电流，这种现象叫击穿。三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降。

　　3.PCM是集电极最大允许耗散功率。三极管在工作时，集电极电流在集电结上会产生热量而使三极管发热。若耗散功率过大，三极管将烧坏。在使用中如果三极管在大于PCM下长时间工作，将会损坏三极管。需要注意的是大功率三极管给出的最大允许耗散功率都是在加有一定规格散热器情况下的参数。使用中一定要注意这一点。

　　4.特征频率fT。随着工作频率的升高，三极管的放大能力将会下降，对应于β=1时的频率fT叫作三极管的特征频率。

　　5.开通时间、关断时间是衡量开关管响应速度的一个重要参数。

　　分类

　　开关三极管因功率的不同可分为小功率开关管、中功率和大功率开关管。常用小功率开关管有3AKl-5、3AKll-15、3AKl9-3AK20、3AK20-3AK22、3CKl-4、3CK7、3CK8、3DK2-4、3DK7-9。

　　常用的高反压、大功率开关管有：2JD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等，它们的最高反压都在1500V以上。

　　常用开关

　　开关三极管的外形与普通三极管外形相同，主要用于电路的关与通的转换。由于它具有完成断路或接通的作用，被广泛用于开关电路，且具有开关速度快、寿命长等特点，而且普遍用于电源|稳压器电路、驱动电路、振荡电路、功率放大电路、脉冲放大电路及行输出电路等。

　　开关三极管电路图

　　开关三极管因功率的不同可分为小功率开关管和大功率开关管。

　　常用的高反压、大功率开关管有：2SD1556、2SD1887、2SD1455、2SD1553、2SD1497、2SD1433、2SD1431、2SD1403、2SD850等，它们的最高反压都在1500V以上。

　　注意事项

　　1、三极管选择“开关三极管”，以提高开关转换速度；

　　2、电路设计，要保证三极管工作在“饱和/截止”状态，不得工作在放大区；

　　3、也不要使三极管处于深度过饱和，否则也影响截止转换速度；至于截止，不一定需要“负电压”偏置，输入为零时就截止了，否则也影响导通转换速度。

　　4、三极管作为开关时需注意它的可靠性；在基极人为接入了一个负电源VEE，即可解决它的可靠性。

　　5、三极管的开关速度一般不尽人意；需要调整信号的输入频率。