数字电子技术课件作者初玲第2次课RC电路 晶体二极管及三极管的开关特性.pptVIP

2.3晶体管的开关特性 晶体管在结构上的特点有三个：一是基区很薄；二是发射区载流子浓度很高；三是集电区面积大。晶体管通常有三个工作区： ⑴当发射结和集电结都反向偏置时工作在截止区。 ⑵当发射结正向偏置，而集电结反向偏置时，工作在放大区 ⑶当发射结和集电结都正向偏置时，工作在饱和区。 开关晶体管工作状态是在截止区和饱和区之间转换。晶体管符号如图所示: 一、静态开关特性： ①理想开关特性: 当晶体管工作在饱和区时，Uce = 0，c、e之间相当于闭合的开关。 当晶体管工作在截止区时，iC = 0，c、e之间相当于断开的开关。 ②实际开关特性: 当晶体管工作在饱和区时，硅管Uce约0.3V；锗管Uce约 0.1V，c、e之间近似于闭合的开关。 当晶体管工作在截止区时，iC 很小，约为微A数量级，c、e之间近似于断开的开关。 二、动态开关特性 晶体管动态开关特性示意如图所示。 三、加速电容改善晶体管开关特性 在下图（a）所示电路中，电阻R1并接一个加速电容Cs。利用RC电路对矩形波的变换作用，可以改善晶体管的开关特性。 四、晶体管的主要开关参数 ①开通时间ton ：指晶体管从截止到饱和所需的时间。 ②关断时间toff ：指晶体管从饱和到截止所需的时间。 ③晶体管饱和压降UCE（sat）：指晶体管饱和时 c、e 两点间的电压。 ④集电极－基极反向饱和电流ICBO ：是指发射极开路，集电极和基极间加上一定反向电压时的电流，称为发射极开路时的集电极－基极反向饱和电流。在室温下，硅管比锗管小2到3个数量级。因此硅管热稳定性比锗管好。 ⑤集电极－发射极反向饱和电流ICEO：又叫穿透电流，指晶体管基极开路时，集电极与发射极之间加上反向电压时的电流。温度越高，ICEO越大。在选用晶体管时，ICEO应尽可能小。 ⑥集电极最大允许电流Icm：当集电极电流iC超过一定数值后，β将明显下降。一般以β下降到正常值的三分之二时的 iC 值作为集电极最大允许电流。 ⑦集电极耗散功率Pcm：指晶体管集电结允许损耗的最大功率。其大小主要决定于允许的集电结结温，可见它与管子的散热条件及环境温度有关。 ⑧集电极－发射极间的反向击穿电压UCEO：指晶体管基极开路时，集电极与发射极之间所能承受的最高反向电压。超过此值集电结将发生反向击穿。 尚辅网 / ★RC电路及应用 ★晶体二极管的开关特性 ★晶体管的开关特性 电容在充电、放电时，其两端电压不能突变，即在开关动作前后瞬间电容上电压保持不变。这就是开关定理或称为换路定律。开关定理的表达式为： uc(t+ ) = uc(t- ) 式中 t- 表示开关动作前一瞬间，t+ 表示开关动作后一瞬间。 2.1 RC电路及应用 2.1.1 简单RC电路的分析方法 1.开关定理 二、简单 RC 电路的三要素分析方法： 简单 RC 电路在充电或放电过渡过程中，某一支路电流或某支路两端电压随着时间变化的关系式为： f (t) = f(∞) + 〔f(0+)-f(∞)〕e -t/ f(0+)表示在充电或放电过程开始瞬间（即开关动作后瞬间）的电流或电压起始值。 f(∞)表示在充电或放电过程结束瞬间的电流或电压终了值 是RC电路的时间常数，= RC 2.1.2 RC电路的充放电过程 、电容的充电过程 （a）充电电路图: 设t = 0以前，开关S置于2处，此时，电容两端电压uc（0-）= 0 。t = 0时，开关S由2扳到1处，电源E与RC电路接通，电容C 开始被充电。充电电流为： ic(t) =〔E – uc(t)〕/ R 在开关S刚扳向1处的瞬间（用0+ 表示），由于电容C还没来得及充电，所以 uc（0+）= 0v ，充电电流ic(0+) =〔E – uc(t)〕/ R = E / R ，为最大值，uR（0+）= E，也为最大值。 随着充电过程的进行，uC 上升，iC 下降。当 uC = E时， iC(0+) = 0A， uR = 0 v，充电结束，电路进入稳定状态。 因此充电过程中，uC 和 iC 随着时间的变化规律是： RC充电特性曲线： iC(t) = E/ R e -t/ uC(t) = E(1–e -t/ ) 二、电容的放电过程 电容充电结束后，将开关由1扳回2 ，如上图所示，电容 C 通过电阻 R放电，放电电流为：iC(t) = uRt）/ R。在开关S刚扳向2处的瞬间（用 0+ 表示），由于电容C还没来得及放电，所以 uC（0+）= E，充电电流 iC(0+) = －E / R为最大值。 随着放电过程的进行，uC和 iC逐渐下降，直到下降到零，放电过程结束 。 + -