晶體管開關(guān)操作和操作區(qū)域

　　圖 1 中圖表上的藍(lán)色陰影區(qū)域表示飽和區(qū)域，而粉紅色陰影區(qū)域表示截止區(qū)域。

　　圖 1. 晶體管工作區(qū)域。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　這些區(qū)域定義為：
　　 飽和區(qū)域。 這是晶體管將偏置的區(qū)域，以使用基極電流來實(shí)現(xiàn)集電極處的電流和集電極-發(fā)射極處的壓降，這反過來又使耗盡層盡可能小，因此電流流過我們的晶體管。這使得晶體管開關(guān)導(dǎo)通。圖 2 顯示了飽和區(qū)特性。
　　 輸入端和基座連接到 V抄送
　　 基極-發(fā)射極電壓 V是> 0.7V
　　 基極-發(fā)射極結(jié)為正向偏置
　　 基極-集電極結(jié)為正向偏置
　　 晶體管“完全導(dǎo)通”（飽和區(qū)域）
　　 集電極電流 （IC= V抄送/RL)
　　 VCE= 0（理想飽和度）
　　 V外= VCE= “0”

　　 晶體管作為“閉合開關(guān)”工作

　　圖 2.飽和區(qū)域特征。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　 截?cái)鄥^(qū)域。這里，輸入基極電流和輸出集電極電流為零，集電極電壓處于值，導(dǎo)致流經(jīng)晶體管的電流為零。在這種情況下，晶體管被關(guān)閉。
　　截止區(qū)域特性如下所示：
　　 輸入和底座接地 （0v）
　　 基極-發(fā)射極電壓 V是< 0.7V
　　 基極-發(fā)射極結(jié)是反向偏置的
　　 基極-集電極結(jié)反向偏置
　　 晶體管“完全關(guān)閉”（截止區(qū)域）
　　 無集電極電流 （IC= 0）
　　 V外= VCE= V抄送= “1”

　　 晶體管作為“開路開關(guān)”工作

　　圖 3.截?cái)鄥^(qū)域特征。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　晶體管操作類似于單刀單擲固態(tài)開關(guān)的操作，當(dāng)在其基極施加零信號時(shí)，它保持關(guān)閉狀態(tài)，在這種情況下，它充當(dāng)集電極電流為零的開路開關(guān)。當(dāng)我們向晶體管的基極施加正信號時(shí)，它就會被打開，在這種情況下，它充當(dāng)一個(gè)閉合開關(guān)，電流流過它。

　　基本晶體管開關(guān)電路

　　圖 4.基本 NPN 晶體管開關(guān)電路。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　該電路類似于 Common Emitter 電路的電路。不同之處在于，我們需要將晶體管完全打開（飽和）或完全關(guān)閉（截止）才能將其作為開關(guān)操作。
　　理想的晶體管開關(guān)在完全關(guān)閉時(shí)在發(fā)射極和集電極之間具有無限電阻，導(dǎo)致流過它的電流為 0，當(dāng)完全打開時(shí)，發(fā)射極和集電極之間的電阻為 0，導(dǎo)致電流流至。
　　實(shí)際上，當(dāng)晶體管在截止值（即完全關(guān)閉時(shí)）工作時(shí)，我們應(yīng)該有少量的漏電流。另一方面，當(dāng)在飽和區(qū)域運(yùn)行時(shí)，該器件具有低電阻，導(dǎo)致流過我們稱為飽和電壓 （VCE).
　　要使 Base 電流開始流動，Base 端子必須比 Emitter 更正。對于硅器件，Base 必須具有至少 0.7 V 的偏置輸入電壓。改變基極-發(fā)射極電壓 （V是） 改變基極電流，進(jìn)而改變流經(jīng)給定晶體管的集電極電流。
　　如果我們達(dá)到集電極電流的流量，則晶體管處于飽和狀態(tài)。輸入電壓量和使晶體管導(dǎo)通所需的電流由基極電阻器決定
　　讓我們假設(shè)
　　b=200，我C=6mA 和 Ib=25 微安
　　找到基極電阻 （Rb） 值，當(dāng)輸入端的電壓超過 3.0V 時(shí)，需要將晶體管完全上電
　　溶液
　　\（R_=（V_{in}-V_{BE}）/I_{B}\）
　　\（R_=（3.0V-0.7）/25X10\）^\（-6\）
　　\（R_=92k\Omega\）

　　保證飽和晶體管開關(guān)的值是 82kΩ。

　　圖 5. 數(shù)字邏輯晶體管開關(guān)。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　在上述電路 R 中b用于限制來自數(shù)字邏輯門的輸出電流。
　　PNP 晶體管開關(guān)

　　PNP 晶體管的使用方式與 NPN 晶體管相同。不同之處在于，在 PNP 中，負(fù)載始終接地，PNP 將用于為負(fù)載切換電源。要打開 PNP 晶體管，我們必須如圖 6 所示將基極端子接地。

　　圖 6.PNP 晶體管的開關(guān)電路。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　用于計(jì)算集電極電流、基極電阻和電壓的 PNP 晶體管方程仍然與用于 NPN 計(jì)算的方程相同。區(qū)別在于開關(guān)電流。對于 PNP，開關(guān)電流是源電流。對于 NPN，它是灌電流。
　　達(dá)林頓晶體管開關(guān)
　　這涉及使用多個(gè)開關(guān)晶體管，因?yàn)橛袝r(shí)單個(gè)雙極晶體管的直流增益太低而無法切換負(fù)載電壓或電流。在該配置中，一個(gè)小輸入雙極結(jié)型晶體管 （BJT） 晶體管參與打開和關(guān)閉較大的電流保持輸出 BJT 晶體管。
　　為了化信號增益，兩個(gè)晶體管以達(dá)林頓配置連接，其中包含兩個(gè)互連的 NPN 或 PNP 雙極晶體管，使得晶體管 1 的電流增益乘以晶體管 2 的電流增益，終得到一個(gè)器件，當(dāng)施加較小的基極電流時(shí)，其行為類似于具有更高電流增益的單個(gè)晶體管。
　　該晶體管的總電流增益值是每個(gè)晶體管的單個(gè)值的乘積，由下式給出;
　　\[\beta_{總計(jì)}=\beta_{1}\times\beta_{2}\]

　　以下是可能的達(dá)林頓晶體管開關(guān)配置。

　　圖 7.NPN 達(dá)林頓配置。圖片由 Simon Munyua Mugo 提供
　　在 NPN 達(dá)林頓配置中，兩個(gè)晶體管的集電極連接，而第二個(gè)晶體管的基極連接到個(gè)晶體管的發(fā)射極。從配置中，我們可以看到個(gè)晶體管的發(fā)射極電流成為第二個(gè)晶體管的基極電流，該晶體管將其導(dǎo)通。