1、三極管開關的斷開和閉合

開關，無非有兩種狀態——斷開和閉合，斷開時，沒有電流通過；閉合時，有電流通過。如圖1-1所示就是三極管開關的這兩種狀態，圖中三極管基極-發射極極間沒有獲得正向偏置而截止，此時，理論上三極管的集電極-發射極間相當于斷開，沒有電流通過，基極電流Ib為0，集電極電流Ic負載Rc不工作。

圖1-1 三極管的斷開狀態（三極管截止）

圖1-2中，三極管的基極-發射極在+Vbb作用下獲得正向偏置，基極Ib足夠大的話就可以令三極管工作于飽和區，集電極電流達到飽和值，此時，理論上三極管的集電極-發射極間相當于短路，于是電流經過負載Rc，負載Rc工作，現實中，飽和狀態下的三極管集電極-發射極間存在一個非常小的電壓。

圖 1-2 三極管的閉合狀態（三極管飽和）

2、三極管開關中一些簡單的計算

由于負載電阻、三極管參數等不同，為了能在不同條件下都順利設計并使用三極管開關，需要進行一些簡單的計算。

當三極管開關斷開時（截止狀態），很簡單，那么就沒有電流流過三極管，所以Vce和Vcc相等，即：

式（1.1）中下標Cutoff表示截止的意思，此時三極管集電極電壓就是電源電壓，集電極電路Ic=0。

當三極管開關閉合時（飽和），經過負載Rc的電流Ic達到飽和值Ic(sat)，根據歐姆定律，經過負載Rc的電流等于其兩端電壓除以電阻，于是有：

其中，Ic(sat)的下標“sat”表示飽和的意思，Ic(sat)是電路中三極管集電極C極電流Ic所能達到的最大值，此時集電極電流Ic=Ic(sat)，Vce=Vce(sat)

將截止狀態和飽和狀態在坐標中表示出來，就是三極管的負載線，如圖1-3所示。

圖1-3 三極管DC負載線

根據上述只要知道了Vcc、Vce(sat)、Rc數值就可以把Ic(sat)計算出來。

3、三極管開關的實例計算

根據圖1-4所示電路求解：

1、當三極管開關斷開時（截止），如果Vin=0V，Vce=?;

2、如果想讓三極管開關完全閉合（飽和），則基極電流Ib至少為多大？

3、如果Vin=5V,基極電阻Rb最大值為多少？

圖1-4 三極管的開關參數

（1）當三極管開關斷開時，根據上述式（1.1），可知：

（2）根據式（1.2），可得（其中一般Vce(sat)=0.2V）

在飽和區，三極管直流增益hfe要“打折”，假設hfe為50，可以求得基極最小電流為：

此時基極電流Ib已經令三極管達到飽和的狀態，Ic=Ic(sat)，如果繼續提高Ib會讓三極管進入深度飽和狀態，集電極電流Ic不會再增加了。

（3）三極管飽和時，其基極-發射極間電壓Vbe=0.7V，于是根據歐姆定律可得：

以上的結果說明，當Vcc=10V、Vin=5V、Rb=22kΩ時，三極管開關閉合，并能向負載Rc提供約9.8mA的電流；如果Vin=0，則三極管開關斷開。



審核編輯：劉清

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