四、晶体三极管开关特性 在数字电路中,三极管是作为开关使用的。三极管 截止相当于开关断开;三极管饱和相当于开关闭合;因此 我们最关心三极管截止和饱和时的情况。 (一)、稳态开关特性 10 饱和 T 截止 放大 0 05 v/V 图3-1-11基本单管共射电路 图3-1-12单管共射电路传输特性
四、 晶体三极管开关特性 在数字电路中，三极管是作为开关使用的。 三极管 截止相当于开关断开；三极管饱和相当于开关闭合；因此 我们最关心三极管截止和饱和时的情况。 （一）、稳态开关特性
理想稳态开关特性: 关态:输入低电平,三极管截止,C、E极间无电流。 I等于0,输出为cco 开态:输入高电平,三极管导通,C、E极电压为零。 I等于Vc/Rc,输出为0V。 实际稳态开关特性: 关态:基极接负电压,集电结、发射结均反偏,I=IcBo 输出约等于cC、E之间无导通电流。 晶体三极管工作于截止区的说明见下图
理想稳态开关特性： 关态：输入低电平，三极管截止，C、E极间无电流。 IC等于0，输出为VCC。 开态：输入高电平，三极管导通，C、E极电压为零。 IC等于 VCC / RC，输出为0V。 实际稳态开关特性： 关态：基极接负电压，集电结、发射结均反偏，IC=ICBO 输出约等于 VCC。C、E之间无导通电流。 晶体三极管工作于截止区的说明见下图
ic lc ① 三 B9 十 (b) 图3-4-2晶体三管工作于截止区的说明 极开路I=0 极开路 极加反压VBO 开关理想断开 C、E之间有穿透可使I=0,临界截止 但不实用,此时电流IcEo 不可靠,使负压负于 IB=-ICBO 发射结正偏VBo-VBO才可靠
发射极开路IE=0 基极开路 基极加反压-VBO 开关理想断开 C、E之间有穿透 可使 IE=0，临界截止 但不实用，此时 电流 ICEO 不可靠，使负压负于 IB= - ICBO 发射结正偏 VBO -VBO 才可靠
实际稳态开关特性: 开态:希望Vc(即输出电压Vo)接近于0V,应工作 在饱和区,C、E结电压最小。 在放大区时,I增加,I成β 倍增加,但随着I的增加Vc逐渐 Vc 下降,当达到c=VB(硅管约07v) 时,CE结零偏,称为临界饱和 此时I叫临界饱和基极电流Is, 此时I叫临界饱和集电极电流Ics。 达到临界饱和之后,m再增加① lc也增加不多了,进入饱和区,随 着IB增加,饱和深度增加,Vc有所 降低,最低约03v(硅管)
实际稳态开关特性： 开态： 希望VC（即输出电压VO）接近于0V，应工作 在饱和区，C、E结电压最小。 在放大区时，IB增加，IC成 倍增加，但随着IC的增加VC逐渐 下降，当达到VC =VB (硅管约0.7v） 时，CE结零偏，称为临界饱和 此时IB叫临界饱和基极电流IBS， 此时IC叫临界饱和集电极电流ICS。 达到临界饱和之后，IB再增加 IC也增加不多了，进入饱和区，随 着IB增加，饱和深度增加，VC有所 降低，最低约0.3v ( 硅管 )
总之,晶体三极管的稳态开关特性要求 1、关态应可靠截止,条件是: 发射结和集电结均反偏ⅤB≤ⅴE,VBVE,VB>VC VCE(SAT临) ICs 使IB>IBs βRc 上述公式是今后我们判断饱和与放大的依据。 判断工作状态的例题见书,自学!
总之，晶体三极管的稳态开关特性要求： 1、关态应可靠截止，条件是： 发射结和集电结均反偏 VB VE， VB VC 通常在基极接负电压。 2、开态应可靠饱和，条件是： 发射结和集电结均正偏 VB > VE， VB > VC VCC — VCE（SAT临） ICS 使IB > I BS= ———————————— = —— RC 上述公式是今后我们判断饱和与放大的依据。 判断工作状态的例题见书，自学！
(二)、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和,或由饱和到截止 的状态翻转时,其工作特性称为瞬态特性。 瞬态开关特性也分理想特性和实际特性,由于三极 管也是PN结结构,存在电荷的积累和消散的过程,仍可 等效为位垒电容和扩散电容,所以状态转换不可能瞬间 完成,要有一个过渡过程。 如下图所示,在状态转换过程中,存在着位垒电容 充电、扩散电容充电、扩散电容放电和位垒电容放电几 种过程。也定义了开通时间(延迟+上升)、关断时间 (存储+下降)几个参数,请看:
（二）、瞬态开关特性 当晶体三极管发生由截止到饱和，或由饱和到截止 的状态翻转时，其工作特性称为瞬态特性。 瞬态开关特性也分理想特性和实际特性，由于三极 管也是 PN 结结构，存在电荷的积累和消散的过程，仍可 等效为位垒电容和扩散电容，所以状态转换不可能瞬间 完 成，要有一个过渡过程。 如下图所示，在状态转换过程中，存在着位垒电容 充电、扩散电容充电、扩散电容放电和位垒电容放电几 种过程。也定义了开通时间（延迟+上升）、 关断时间 （存储+下降）几个参数，请看：
PVcc (a) ta+tr Is +Ir Ic=vcc/Ra y 图3-44理想三极管开关特性 图3-45三极管的瞬态开关特性
由上图可知:与理想瞬态开关特性相比,实际电路的 输出波形会发生畸变,边沿变差。作为定量分析,将波形 的畸变细分为: 对上升沿:三极管从截止到导通,称为开通时间IoN 它包括 TON =TD TR 延迟时间TD,主要对应位垒电容的充电过程 上升时间TR,主要对应扩散电容的充电过程。 对下降沿:三极管从导通到截止,称为关断时间I OFF 它包括: TOFF= TS TE 存储时间Ts,主要对应扩散电容的放电过程。 下降时间T,主要对应位垒电容的放电过程
由上图可知：与理想瞬态开关特性相比，实际电路的 输出波形会发生畸变，边沿变差。作为定量分析，将波形 的畸变细分为： 对上升沿： 三极管从截止到导通，称为开通时间TON 它包括： TON = TD + TR 延迟时间TD，主要对应位垒电容的充电过程。 上升时间TR，主要对应扩散电容的充电过程。 对下降沿： 三极管从导通到截止，称为关断时间TOFF 它包括： TOFF = TS + TF 存储时间TS，主要对应扩散电容的放电过程。 下降时间TF，主要对应位垒电容的放电过程
由于不同三极管的开通时间和关断时间不尽相同,为 便于综合性的对比,常用平均延迟时间Tpd来表示: tpa PHLCPLH 2 50% 50 1 ) 50% 50% 图3-4-6开关延退时间 影响瞬态特性的内部和外部因素有哪些?
由于不同三极管的开通时间和关断时间不尽相同，为 便于综合性的对比，常用平均延迟时间Tpd 来表示： 影响瞬态特性的内部和外部因素有哪些？
(三)、晶体三极管的开关参数 由书第118页的参数表可见,开关参数分为稳态参数 和瞬态参数: 稳态开关参数:(饱和结压降、反向漏电流) IcBo、IcEo、VcE(SA)和VBE(SAr) 瞬态开关参数:(延迟时间) ton和toff
（三）、晶体三极管的开关参数 由书第118页的参数表可见，开关参数分为稳态参数 和瞬态参数： 稳态开关参数：（饱和结压降、反向漏电流） ICBO、ICEO 、VCE（SAT） 和 VBE（SAT） 瞬态开关参数：（延迟时间） ton 和 toff
