【導(dǎo)讀】工程師一定不會(huì)陌生三級(jí)管開關(guān)電路，對(duì)于他們來說，三極管是他們經(jīng)常接觸的電子元器件，當(dāng)然，第一次接觸三極管開關(guān)原理，肯定需要進(jìn)行歸納總結(jié)，以便初學(xué)者更好的加深印象。
圖1
學(xué)過能量守恒定律的我們都知道，能量不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生，所以由此可見三極管一定不會(huì)產(chǎn)生能量。它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量罷了。但三極管厲害的地方在于：它可以通過小電流控制大電流。假設(shè)三極管是個(gè)大壩，這個(gè)大壩奇怪的地方是，有兩個(gè)閥門，一個(gè)大閥門，一個(gè)小閥門。小閥門可以用人力打開，大閥門很重，人力是打不開的，只能通過小閥門的水力打開。所以，平常的工作流程便是，每當(dāng)放水的時(shí)候，人們就打開小閥門，很小的水流涓涓流出，這涓涓細(xì)流沖擊大閥門的開關(guān)，大閥門隨之打開，洶涌的江水滔滔流下。如果不停地改變小閥門開啟的大小，那么大閥門也相應(yīng)地不停改變，假若能嚴(yán)格地按比例改變，那么，完美的控制就完成了。
我們可以這樣形容這個(gè)過程：這里我們可以設(shè)定Ube是小水流，Uce是大水流，人就是輸入信號(hào)。當(dāng)然，如果把水流比為電流的話，會(huì)更確切，因?yàn)槿龢O管畢竟是一個(gè)電流控制元件。如果水流處于可調(diào)節(jié)的狀態(tài)，這種情況就是三極管中的線性放大區(qū)。如果那個(gè)小的閥門開啟的還不夠，不能打開大閥門，這種情況就是三極管中的截止區(qū)。如果小的閥門開啟的太大了，以至于大閥門里放出的水流已經(jīng)到了它極限的流量，這種情況就是三極管中的飽和區(qū)。但是你關(guān)小小閥門的話，可以讓三極管工作狀態(tài)從飽和區(qū)返回到線性區(qū)。如果有水流存在一個(gè)水庫(kù)中，水位太高(相應(yīng)與Uce太大)，導(dǎo)致不開閥門江水就自己沖開了，這就是二極管的反向擊穿。PN結(jié)的擊穿又有熱擊穿和電擊穿。當(dāng)反向電流和反向電壓的乘積超過PN結(jié)容許的耗散功率，直至PN結(jié)過熱而燒毀，這種現(xiàn)象就是熱擊穿。電擊穿的過程是可逆的，當(dāng)加在PN結(jié)兩端的反向電壓降低后，管子仍可以恢復(fù)原來的狀態(tài)。電擊穿又分為雪崩擊穿和齊納擊穿兩類，一般兩種擊穿同時(shí)存在。電壓低于5-6V的穩(wěn)壓管，齊納擊穿為主，電壓高于5-6V的穩(wěn)壓管，雪崩擊穿為主。電壓在5-6V之間的穩(wěn)壓管，兩種擊穿程度相近，溫度系數(shù)最好，這就是為什么許多電路使用5-6V穩(wěn)壓管的原因。
學(xué)過模電的人應(yīng)該都遇到過，模擬電路中一般閥門是半開的，通過控制其開啟大小來決定輸出水流的大小。沒有信號(hào)的時(shí)候，水流也會(huì)流，所以，不工作的時(shí)候，也會(huì)有功耗。而在數(shù)字電路中，閥門則處于開或是關(guān)兩個(gè)狀態(tài)。當(dāng)不工作的時(shí)候，閥門是完全關(guān)閉的，沒有功耗。比如用單片機(jī)外界三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管時(shí)，確實(shí)會(huì)對(duì)單片機(jī)管腳輸出電流進(jìn)行一定程度的放大，從而使電流足夠大到可以驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。但此時(shí)三極管并不工作在其特性曲線的放大區(qū)，而是工作在開關(guān)狀態(tài)(飽和區(qū))。當(dāng)單片機(jī)管腳沒有輸出時(shí)，三極管工作在截止區(qū)，輸出電流約等于0。在制造三極管時(shí)，要把發(fā)射區(qū)的N型半導(dǎo)體電子濃度做的很大，基區(qū)P型半導(dǎo)體做的很薄，當(dāng)基極的電壓大于發(fā)射極電壓(硅管要大0.7V，鍺管要大0.3V)而小于集電極電壓時(shí)，這時(shí)發(fā)射區(qū)的電子進(jìn)入基區(qū)，進(jìn)行復(fù)合，形成Ie；但由于發(fā)射區(qū)的電子濃度很大，基區(qū)又很薄，電子就會(huì)穿過反向偏置的集電結(jié)到集電區(qū)的N型半導(dǎo)體里，形成Ic；基區(qū)的空穴被復(fù)合后，基極的電壓又會(huì)進(jìn)行補(bǔ)給，形成Ib。
[page]
理論記憶法：
下面我們來說一下理論記憶法，根據(jù)下圖我們可以設(shè)定三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均為反向偏置(VBE<0，VBC<0)，只有很小的反向漏電流IEBO和ICBO分別流過兩個(gè)結(jié)，故iB≈ 0，iC≈ 0，VCE ≈ VCC，對(duì)應(yīng)于下圖中的A點(diǎn)。這時(shí)集電極回路中的c、e極之間近似于開路，相當(dāng)于開關(guān)斷開一樣。BJT的這種工作狀態(tài)稱為截止。
圖2
圖3
圖4
