使用晶體管作為開關(guān)

晶體管作為現(xiàn)代電子技術(shù)的核心組件之一，尤其是雙極結(jié)型晶體管（BJT），在眾多應(yīng)用中扮演著開關(guān)的重要角色。這篇文章將深入探討如何在共射極配置下使用NPN型BJT晶體管作為開關(guān)，并闡明其在切斷區(qū)和飽和區(qū)的工作原理。

為何選擇晶體管作為開關(guān)？

晶體管，特別是BJT，由于其獨特的工作特性，成為了各種電路中理想的開關(guān)選擇。在切斷區(qū)和飽和區(qū)，BJT可以有效地在“開”和“關(guān)”狀態(tài)之間切換，同時實現(xiàn)低功率損耗。

晶體管的工作模式：

- 當(dāng)基極-發(fā)射極結(jié)正偏時，基極-集電極結(jié)反偏，晶體管處于放大狀態(tài)（前向活躍區(qū)）。

- 當(dāng)兩個結(jié)都正偏時，晶體管處于飽和狀態(tài)，相當(dāng)于閉合的開關(guān)（完全導(dǎo)通）。

- 當(dāng)兩個結(jié)都反偏時，晶體管處于切斷狀態(tài)，相當(dāng)于斷開的開關(guān)（完全關(guān)閉）。

- 當(dāng)基極-發(fā)射極結(jié)正偏，基極-集電極結(jié)反偏時，晶體管處于反向活躍區(qū)，這種狀態(tài)很少使用。

晶體管作為開關(guān)的工作原理：

- 開關(guān)狀態(tài)：在切斷區(qū)，基極-發(fā)射極和基極-集電極結(jié)均為反偏，導(dǎo)致基極電流接近零，集電極電流也非常小。在此狀態(tài)下，晶體管可以看作是邏輯上的“關(guān)”。

- 閉合狀態(tài)：在飽和區(qū)，兩個結(jié)都是正偏，極化程度減小，電流可以自由流動，晶體管處于邏輯上的“開”狀態(tài)。

晶體管作為開關(guān)的優(yōu)勢：

1. 低功率損耗：在切斷和飽和區(qū)，晶體管的功率損耗遠(yuǎn)小于其他開關(guān)設(shè)備。

2. 安全操作：在低壓下安全運行。

3. 無需機(jī)械操作：晶體管的電控特性消除了機(jī)械開關(guān)的磨損和更換問題。

4. 體積小，重量輕：便于集成和攜帶。

5. 高電流應(yīng)用：適用于高電流驅(qū)動，如LEDs、電機(jī)、繼電器等。

6. 較低的導(dǎo)通損耗：相比功率MOSFET，BJT開關(guān)的導(dǎo)通損耗更低。