【江苏】中职电子线路(主编陈其纯 高教版)学案：第十一章 脉冲基础知识和反相器03

课题：晶体管开关特性【学习目标】1、 掌握三极管开关状态的计算及反相器的工作原理【课堂探究】晶体管开关特性在脉冲电路中，二极管和三极管通常作为”使用。二极管的开关特性一、二极管的开关作用二极管的开关作用如图11.2.1所示。正偏时相当于开关 (b)反偏时相当于开关 图11.2.1 二极管的开关特性IR

VVI

V，相当于开。I反向偏置时0，VR0，相当于开。二、二极管的开关时间二极管的开关时间如图11.2.2所示。1．反向恢复时间t——二极管反偏时，从原来稳定1re的 状态转换为稳定状态所需的时间。例如2CK系列硅二极管 t nsre2AK系列锗二极管 t nsre2．正向开通时间ton——二极管正偏时，从原来稳 图11.2.2 二极管的开关时间定的 状态转换为稳定状态所需的时间。实验证明二极管正向开通时间 反向恢复时间，通常因为它对二极管开关速度的影响很小，可所以，二极管的开关速度主要决定。三极管的开关特性1一、三极管开关作用结论：三极管相当于一个由基极电流控制的无触点开关。截止时，相当于开关 ；等效电路：如图11.2.）所示。饱和时，相当于开关。等效电路：如图所示二．饱和状态的估算

图11.2.3 三极管的开关作用用所示。定义 I BSI ——

I ；CSVCES

CS——。

BSV V V则 I CS

G CES GR Rc cI I CSBS 图11.2.4 三极管的开关工作状态判断三极管状态的条件若I IB BS

，饱和；B若0IB

I ，放大；BSB若I0，截止。B三、三极管三种工作状态(见表11.2.1)表11.2.1三极管截止、放大、饱和工作状态特点工作状态 截止 放大 饱和条件 0 0

I

i ICSBB 特工 发射结和集电

发射结正偏偏置情况点作

均为反偏 集电结反偏 发射结和集电结均正偏2集电极电流 iC0 iC

Vi I C CS Rc管压降

CEO

CcVCEVG iRCc

且不随iB增加而增加VCES0.3V(硅管)VCES0.1V(锗管)很大，约为数百千ce间等效电阻 欧， 可相当于开关断开

很小，约为数百欧姆，相当于开关闭合四、三极管开关时间开关时间：三极管在 状态和 状态之间转换所需的时间(如图11.2.5所示)。包括： on开通时间t ——从三极管输入开通信号瞬间开始至i上升到 I 所需 onC CS时间。offCSoffCS

——从三极管输入关闭信号瞬间开始至iC

降低

所需的时间。 图11.2.5 三极管开关电路的波形2．减少三极管开关时间的办法：加速电容的作用电路S如图11.2.6所示——加速电容。S原理I B B I GB 1 2v 时视作短路可提供一个很大的向基极电流i，使V迅速进状态。随着C的充电，i 逐渐减小并趋于稳由v、、及R、R决定，此时CSI B B I GB 1 2v 时与发射极E相连，v 反向加至I I CSS发射结，由于C 的放电作用，形成很大的反向基极电S流，使V迅。 图11.2.6 加速电容的作用可见，由于C 的存在，加快了晶体管的S 。反相器11.3.1 晶体管反相器1．电路(图11.3.1)VGB——基极电源(可省)；V——开关三极管；，cRk RbR，cVG——集电极电源

图11.3.1 晶体管反相器32．工作原理2．工作原理3．功能vI低电平vO高电平高电平低电平【课堂练习】1、二极管的基本特性是 。二极管正向导通时，相当于开关 ；二极管向截止时，相当于开关 。2二极管的反向恢复时间是指从二极管加 的瞬间开始到反向电流下降到最反向电流的十分之一所需要的时间。3晶体管截止工作状态的条件是 此时输出电压 相当于开关的 。4、晶体管饱和工作状态的条件是 ，其数学表达为 ，相当于开关的 。5、反相器是指 。6、用万用表测得电子线路中晶体管的VCE≈0伏，则该管处于截止工作状态（）CC7、用万用表测得电子线路中晶体管的VCE≈+V ，则该管处于（ ）CCA、放大工作状态 B、饱和工作状态 C、截止工作状态 D、短路状8、图1中，晶体管的工作情况是（）A、晶体管处于放大工作状态 B、晶体管处于截止工作状态C、晶体管处于饱和工作状态 D、因VCC值较大，将晶体管发射结击穿iO9、在图2所示电路中，已知输入电压V=14sinaωt伏，E=5伏；并假设二极管是理想的则输出电压V 的波形是（ ）iOA、梯形波 B、矩形波 C、锯齿波 D、尖峰波10图3所示电路为某一放大电路的直流通路测出A点电位值为2.1伏分析硅晶体管工作情况（ ）A、硅晶体管已短路 B、硅晶体管处于饱和状态C、硅晶体管处于放大状态 D、硅晶体管处于截止状态所示电路中，设二极管V为理想元件，电阻R值极大，输入信号Vi的波形如O（b）所示，试画出该电路的输出信号V 的波形，并分析其工作过程。O412、如图所示，根据输入波形