雙極性晶體管的全稱為雙極性結(jié)型晶體管,也就是我們常說的三極管。三極管具有三個(gè)工作狀態(tài),分別為:1)截止區(qū);2)放大區(qū);3)飽和區(qū)。在數(shù)字電路中,只有0和1兩個(gè)狀態(tài),所以數(shù)字電路中三極管主要用作電子開關(guān)來使用,這時(shí)候三極管工作在截止和飽和狀態(tài)。
1、三極管的三個(gè)工作狀態(tài)
三極管具有截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)和飽和狀態(tài)等三個(gè)狀態(tài),這主要取決于三極管的PN結(jié)導(dǎo)通電壓。以NPN為例介紹。
截止?fàn)顟B(tài)
當(dāng)發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí),基極電流為零,流過集電極和發(fā)射極的電流為零,三極管不具有放大信號(hào)的作用,這時(shí)候集電極和發(fā)射極之間處于斷路狀態(tài),這個(gè)狀態(tài)就成為三極管的截止?fàn)顟B(tài)。三極管用作開關(guān)時(shí),處于斷開狀態(tài),就是工作在截止?fàn)顟B(tài)。三極管的外形和工作區(qū)域如下圖所示。
放大狀態(tài)
當(dāng)發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓后,三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài),而集電結(jié)處于反偏狀態(tài),流過三極管集電極的電流和基極電流存在一定的關(guān)系:Ic=β*Ib,其中β為電流放大倍數(shù)。三極管起到了基極電流的放大作用,這個(gè)狀態(tài)稱為三極管的放大狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)下,三極管具有三種形態(tài)的電路,分別為共基極放大電路、共發(fā)射極放大電路和共集電極放大電路。三極管的共發(fā)射極放大電路如下圖所示。
飽和狀態(tài)
隨著基極電流的持續(xù)增大,集電極電流Ic不再隨著基極電流Ib的增大而增大,這時(shí)三極管就失去了電流放大作用,集電極和發(fā)射極之間處于導(dǎo)通狀態(tài),這就是三極管的飽和導(dǎo)通狀態(tài)。三極管用作開關(guān)時(shí),處于導(dǎo)通狀態(tài),就是工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
2、三極管用作開關(guān)作用
在數(shù)字電路中,三極管經(jīng)常被用作電子開關(guān)作用,控制負(fù)載回路的通斷,此時(shí)三極管工作在截止和飽和狀態(tài),下面以三極管驅(qū)動(dòng)繼電器為例介紹三極管的開關(guān)作用。NPN三極管和PNP三極管驅(qū)動(dòng)繼電器的電路如下圖所示。
以NPN三極管驅(qū)動(dòng)繼電器為例,繼電器接在三極管的集電極上,當(dāng)基極出現(xiàn)高電平時(shí),三極管導(dǎo)通,繼電器的線圈得電使繼電器的觸點(diǎn)發(fā)生動(dòng)作;當(dāng)基極出現(xiàn)低電平時(shí),三極管截止,繼電器的線圈失電使得觸點(diǎn)復(fù)位,電路斷開,由此實(shí)現(xiàn)三極管用作開關(guān)控制繼電器的目的。
PNP三極管控制繼電器時(shí),繼電器也要接在集電極上,當(dāng)基極出現(xiàn)低電平時(shí),三極管導(dǎo)通,繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作;當(dāng)基極出現(xiàn)高電平時(shí),三極管截止,繼電器觸點(diǎn)復(fù)位。由此PNP三極管實(shí)現(xiàn)了控制繼電器回路通斷的作用。
所以,在數(shù)字電路中,三極管用作開關(guān)時(shí)工作在截止?fàn)顟B(tài)和飽和狀態(tài),依次來實(shí)現(xiàn)控制負(fù)載回路的目的。