如何将晶体管用作开关

电气和电子域中的主装置是调节阀，允许弱信号调节与调节水流，管等的喷嘴相似的较bob足球体育app多的流量。在一个时期，在电域中实施的该调节阀是真空管。真空管的实施和利用良好，但随着截断管寿命周期的热量，这是巨大的电力的巨大和消耗的巨大和消耗。在补偿本问题时，晶体管是提供了一种适用于整个电气和电子行业要求的良好解决方案的装置。bob足球体育app该装置是由1947年的“William Shockley”发明的。要讨论更多，让我们进入了解什么是知识的详细话题晶体管，实施晶体管开关和许多特征。

什么是晶体管？

晶体管是三终端半导体器件这可以用于切换应用，放大弱信号的放大，数千千和数百万个晶体管互连并嵌入到微小的集成电路/芯片中，这使得计算机存储器。用于打开或关闭电路的晶体管开关，这意味着晶体管通常用作仅用于低电压应用的电子设备的开关，因为它很低力量消耗。当处于截止和饱和区域时，晶体管作为开关。

BJT晶体管的类型

基本上，晶体管由两个PN结构成，这些连接通过夹在N型或p型中形成半导体一对相反类型的半导体材料之间的材料。

双极交界处晶体管被分类为类型

• NPN.
• PNP.

晶体管具有三个端子，即底座，发射器和收藏家。发射极是一个重掺杂的终端，它将电子发射到基极区域。基极端是轻掺杂的，并将发射体注入的电子传递到集电极上。集电极端是中间掺杂的，从基极收集电子。

NPN型晶体管是如上所示的p型掺杂半导体层之间的两个n型掺杂半导体材料的组成。类似地，PNP型晶体管是如上所示的n型掺杂半导体层之间的两个p型掺杂半导体材料的组成。NPN和PNP晶体管的功能是相同的，但在其偏置和电源极性方面的不同。

晶体管作为开关

如果电路使用作为开关的BJT晶体管H，然后晶体管的偏置，NPN或PNP被布置成在下面所示的I-V特性曲线的两侧操作晶体管。晶体管可以以三种模式，有源区，饱和区域和截止区域操作。在活动区域​​中，晶体管用作放大器。作为晶体管开关，它在两个区域中运行，那些是饱和区域（完全开启）和截止地区（完全关闭）。这晶体管作为开关电路图是

NPN类型和PNP晶体管都可以作为开关操作。少量应用程序利用电源晶体管作为切换工具。在这种情况下，可能不需要使用另一个信号晶体管驱动该晶体管。

操作模式晶体管

我们可以从上述特性观察到，曲线底部的粉红色阴影区域表示截止区域，左侧的蓝色区域表示晶体管的饱和区域。这些晶体管区域定义为

截止地区

晶体管的工作条件是零输入基极电流(IB=0)，零输出集电极电流(Ic=0)和最大集电极电压(VCE)，这导致一个大损耗层，没有电流流过设备。

因此，晶体管切换到“完全关”。因此，我们可以在使用双极晶体管作为开关时定义截止区域，打扰NPN晶体管的连接是反向偏置的，VB <0.7V和IC = 0。类似地，对于PNP晶体管，发射极电位必须相对于晶体管的基极。

然后我们可以定义“截止区域”或“关闭模式”，当使用双极晶体管作为开关，两个结反向偏置，IC = 0, VB < 0.7v。对于PNP晶体管，发射极电势相对于基极必须为-ve。

截止区域特性

截止地区的特征是：

• 基础和输入端子都接地，这意味着'0'V
• 基极发射极结处的电压电平小于0.7V
• 基极结合条件处于反向偏见状态
• 这里，晶体管用作开关
• 当晶体管完全关闭时，它移动到截止区域
• 基本收集器结处于反向偏置条件下
• 收集器端子中没有电流流动，这意味着IC = 0
• 发射极-集电极结和输出端电压值为“1”。

饱和区域

在该区域中，晶体管将被偏置，从而施加最大量的基电流量（IB），导致最大集电极电流（IC = VCC / RL），然后导致最小集电极 - 发射极电压（VCE〜0）降低。在这种情况下，耗尽层变得像通过晶体管流过的可能和最大电流一样小。因此，晶体管被切换为“完全开启”。

使用双极NPN晶体管作为开关时的“饱和区域”或“开启模式”的定义，结合都是正向偏置的，IC =最大值和VB> 0.7V。对于PNP晶体管，发射极电位必须相对于基座+ VE。这是将晶体管作为开关工作。

饱和区域特征

这饱和特性是：

• 基础和输入端子都连接到VCC = 5V
• 基极发射极结处的电压电平大于0.7V
• 基 - 发射器结处于正向偏置条件
• 在这里，晶体管的功能相当于闭合开关
• 当晶体管完全关闭时，它将进入饱和区域
• 基本收集器结处于正向偏置条件
• 收集器端子中的电流为IC =（VCC / RL）
• 发射器集电极结处的电压值，输出端子为“0”
• 当收集器 - 发射器结处的电压为“0”时，这意味着理想的饱和条件

除此之外将晶体管作为开关工作可以详细解释如下：

晶体管作为开关 - NPN

根据晶体管基边的施加电压值，发生开关功能。当发射器和基部边缘之间的〜0.7V有很多电压时，则集电极处的电压流到发射极边缘为零。因此，这种情况下的晶体管执行作为开关，并且通过收集器流过集电极的电流被认为是晶体管电流。

同样地，当在输入端没有施加电压时，晶体管在截止区起开路作用。在这种开关方法中，连接的负载与开关点接触，开关点作为参考点。因此，当晶体管进入' ON '状态时，就会有电流通过负载从源端流向地面。

要清除这种切换方法，请告诉我们一个例子。

假设晶体管具有50kohm的基电阻值，集电极边缘处的电阻为0.7kohm，并且施加的电压为5V并且将β值视为150.在基本边缘处，施加在0到5V之间变化的信号。。这对应于通过修改0和5V的输入电压值来观察收集器输出。考虑下图。

当V._ce= 0，然后我_C= V._CC./ R._C

IC = 5 / 0.7

因此，收集器端子处的电流为7.1ma

由于Beta值为150，那么IB = IC /β

IB = 7.1 / 150 =47.3μA

因此，基本电流为47.3μA

利用上述值，收集器端子处的电流的最高值为7.1mA在状态集电体中为发射极电压为零，基极电流值为47.3μA。因此，已经证明，当基于47.3μA的基极处的电流值以高于47.3μA时，NPN晶体管移动到饱和区域中。

假设一个晶体管的输入电压为0V。这意味着基极电流为“0”，当发射极结接地时，发射极和基极结将不处于转发偏置状态。因此，晶体管处于OFF模式，集电极边缘的电压值为5V。

VC = VCC - （红十字国际委员会）

= 5-0.

vc = 5v.

假设晶体管具有5V的输入电压。这里，可以通过使用可以知道基边的当前值Kirchhoff的电压原理。

IB =（VI - VBE）/ RB

考虑硅晶体管时，它具有VBE = 0.7V

因此，Ib = (5-0.7)/50

IB =56.8μA

因此，事实证明，当基于56.8μA的基极处的电流值增强时，NPN晶体管以5V输入条件移动到饱和区域。

晶体管作为开关 - PNP

PNP和NPN晶体管的切换功能是相似的，但变化是在PNP晶体管中，电流流量来自基座端子。该切换配置用于负接地连接。这里，基础边缘与发射极边缘相对应的负偏置连接。当基站处的电压更高时，则将存在基极电流的流程。要清楚，当存在非常最小的或导电阀时，这使得晶体管是短路，如果没有打开或其他方式高阻抗。

在这种类型的连接中，负载与切换输出相关，以及参考点。当PNP晶体管处于条件下时，将有电流从源电流流到负载，然后通过晶体管接地。

与NPN晶体管切换操作相同，PNP晶体管输入也在基础边缘处，而发射极端子与固定电压有关，并且收集器端子通过负载连接到地面。以下图片解释了电路。

这里，基站始终处于负面偏置条件，与发射极边缘和在输入电压的正侧处连接在负侧和发射器处的基座。这意味着基极到发射器的电压是负的，并且发射器到收集器处的电压是正的。因此，当发射极电压具有比基础和收集器端子的电压更高的正水位时，将存在晶体管电导率。因此，基座处的电压应比其他终端更负。

要知道收集器和基本电流的值，我们需要以下表达式。

IC = IE - IB

Ic =β。Ib

其中Ub = ic /β

要清除这种切换方法，请告诉我们一个例子。

假设负载电路需要120 mA并且晶体管的β值为120.然后将晶体管所需的电流值处于饱和模式。

IB = IC /β

= 120 MAMPS / 100

IB = 1 MAMP

因此，当存在1个MAMP的基准电流时，晶体管完全在条件下。虽然在实际情况下，适当的晶体管饱和度是约30-40％的电流。这意味着设备所需的基本电流为1.3扫描。

达林顿晶体管的切换操作

在少数情况下，BJT器件中的直流电流的电流增益对于直接切换负载电压或电流非常小。因此，使用开关晶体管。在这种情况下，包括一个小晶体管器件，用于开关开关和用于调节输出晶体管的电流的增加的值。

为了提高信号增益，两个晶体管以“互补增益复合配置”的方式连接。在这种结构中，放大系数是两个晶体管乘积的结果。

达林顿晶体管通常包括两个双极PNP和NPN类型的晶体管，其中它们以初始晶体管的增益值乘以第二晶体管器件的增益值的方式连接。

这将产生该结果，其中设备用作单个晶体管，即使对于最小碱基电流值，即使具有最大电流增益。Darlington Switch设备的整个电流增益是PNP和NPN晶体管的当前增益值的乘积，并且这表示为：

β=β1×β2

根据以上观点，具有最大β和集电极电流值的达林顿晶体管可能与单晶体管的开关有关。

例如，当输入晶体管具有100的电流增益值和第二具有50的增益值时，则总电流增益是

β= 100×50 = 5000

因此，当负载电流为200 mA时，达林晶体管在基座端子处的电流值为200mA / 5000 =40μamps，与过去1个机器相比，该达到200mA / 5000 =40μamps。

达林顿结构

达林顿晶体管主要有两种配置类型，而且

Darlington晶体管的开关配置表明，两个器件的集电极端子与初始晶体管的发射极端连接，初始晶体管具有与第二晶体管器件的基边的连接。因此，第一晶体管的发射极端子处的电流值将形成为第二晶体管的输入电流，从而使其成为现状。

作为第一晶体管的输入晶体管在基座端子处获得其输入信号。输入晶体管以一般方式放大，并且该晶体管用于驱动下一个输出晶体管。第二设备增强了信号，这导致电流增益的最大值。Darlington晶体管的一个关键特性是其与单个BJT设备相关时的最大电流增益。

除了具有最大的电压和电流开关特性之外，它的另一个优点是最大的开关速度。这种开关操作允许设备专门用于逆变电路、直流电机、照明电路和步进电机调节目的。

在利用Darlington晶体管的同时考虑的变化在实现晶体管作为开关时的使用比传统的单个BJT类型的变化是基础和发射极结处的输入电压需要更多的是用于硅类型的近1.4V。因为是两个PN结的串联连接。

晶体管作为开关的一些常见的实际应用

在晶体管中，除非电流在基电路中流动，否则没有电流可以在集电电路中流动。此属性将允许将晶体管用作开关。通过改变基座，晶体管可以打开或关闭。晶体管操作的开关电路有一些应用。这里，我认为NPN晶体管用于解释使用晶体管开关的一些应用。

灯泡开关

该电路通过使用晶体管作为开关设计，以在明亮的环境中点亮灯泡，并将其关闭在黑暗中依赖依赖电阻（LDR）在潜在的分频器中。当环境黑暗时异地恋的阻力变高。然后关闭晶体管。当LDR暴露于亮光时，其电阻下降到较小的值，导致更多的电源电压并提高晶体管的基极电流。现在晶体管接通，集电极电流流动并灯泡亮起。

暖气开关

热操作开关电路中的一个重要组成部分是热敏电阻。热敏电阻是一种电阻器它的反应取决于周围的温度。温度低时电阻增大，反之亦然。当热敏电阻受热时，它的电阻下降，基极电流增加，集电极电流随之增大，警报器就会吹灭。该特定电路适用于火灾报警系统。

直流电机控制（驱动器）在高电压的情况下

考虑没有电压施加到晶体管，然后晶体管变为OFF，无电流不会流过它。因此继电器仍然处于关闭状态。直流电机供电从继电器的常闭（NC）端子馈送，因此当继电器处于关闭状态时电机将旋转。晶体管BC548基部的高电压的施加导致晶体管和继电器线圈的接通通电。

实际的例子

这里，我们要知道的是，当输入值增强到5v时，负载需要200mA的电流时，需要使晶体管完全进入ON状态的基电流的值。同时，知道Rb的值。

晶体管的基本电流值是

IB = IC /β考虑β= 200

IB = 200mA / 200 = 1mA

晶体管的基电阻值是RB =（VIN - VBE）/ IB

RB =（5 - 0.7）/ 1×10^-3

rb =4.3kΩ.

晶体管开关广泛用于多种应用，如接地电压设备（如电动机，继电器）的庞大电流或高值，例如电压，数字IC的最小值，或以逻辑门（例如和栅极）或或者为单位使用。此外，当从逻辑门输送的输出是+ 5V，而必须调节的设备可能需要12V或甚至24V的电源电压。

或者像DC电机一样的负载可能需要通过一些连续脉冲监测其速度。晶体管开关允许该操作更快，更简单地与传统的机械开关相比更简单。

为什么要使用晶体管而不是开关？

在开关的位置实现晶体管，即使是最小量的基电流也调节收集器端子中的更高负载电流。在开关位置使用晶体管，这些装置被支撑有继电器和螺线管。虽然在要调节更高水平的电流或电压的情况下，则使用达林顿晶体管。

总的来说，作为摘要，在操作晶体管作为开关时施加的条件很少

• 在利用BJT作为开关时，必须在条件下不完整或完整操作。
• 在使用晶体管作为开关的同时，基本电流的最小值调节了增加的集电极负载电流。
• 在实现晶体管时切换作为继电器和螺线管，然后更好地使用飞轮二极管。
• 为了规范电压或电流的更大值，达林顿晶体管充其量。

而且，本文提供了晶体管，操作区域的全面和清晰的信息，如开关，特性，实用应用。要知道的其他至关重要的问题是什么数字逻辑晶体管开关及其工作，电路图？