BJT的開關特性

　　從圖中可見ＮＰＮ型BJT由兩個Ｎ型區和一個Ｐ型區構成了兩個ＰＮ結，并從三個區分別引出了集電極、基極和發射極。在電路圖中的符號如下圖所示。

　　ＰＮＰ型BJT的結構如下圖中的上半部所示，下邊為電路圖中的符號。

　　這里的BJT英文原文是：Bipolar Junction Transistor，意為“雙極結晶體管”。也就是通常所說的三極管。

一、BJT的開關作用

　　BJT的開關作用對應于有觸點開關的“斷開”和“閉合”。

　　上圖所示電路用來說明BJT開關作用，圖中BJT為ＮＰＮ型硅管。
　　當輸入電壓V₁=-V_B 時，BJT的發射結和集電結均為反向偏置（V_BE＜0，V_BC＜0），只有很小的反向漏電流I_EBO和I_CBO分別流過兩個結，故i_B≈ 0，i_C≈ 0，V_CE ≈ V_CC，對應于上圖中的Ａ點。這時集電極回路中的c、e極之間近似于開路，相當于開關斷開一樣。BJT的這種工作狀態稱為截止。

　　當V₁=+V_B2時，調節R_B，使I_B=V_CC / R_C，則BJT工作在上圖中的C點
，集電極電流i_C已接近于最大值V_CC / R_C，由于i_C受到R_C的限制，它已不可能像放大區那樣隨著i_B的增加而成比例地增加了 ，此時集電極電流達到飽和，對應的基極電流稱為基極臨界飽和電流I_BS（）
，而集電極電流稱為集電極飽和電流I_CS（V_CC / R_C）。此后，如果再增加基極電流，則飽和程度加深，但集電極電流基本上保持在I_CS不再增加，集電極電壓V_CE=V_CC-I_CSR_C=V_CES=2.0-0.3V。這個電壓稱為BJT的飽和壓降，它也基本上不隨i_B增加而改變。由于V_CES很小，集電極回路中的c、e極之間近似于短路，相當于開關閉合一樣。
　　BJT的這種工作狀態稱為飽和。
　　由于BJT飽和后管壓降均為0.3V，而發射結偏壓為0.7V，因此飽和后集電結為正向偏置，即BJT飽和時集電結和發射結均處于正向偏置，這是判斷BJT工作在飽和狀態的重要依據。下圖示出了ＮＰＮ型BJT飽和時各電極電壓的典型數據。

　　由此可見BJT相當于一個由基極電流所控制的無觸點開關。
　　BJT截止時相當于開關“斷開”，而飽和時相當于開關“閉合”。
　　ＮＰＮ型BJT截止、放大、飽和三種工作狀態的特點列于下表中。

二、BJT的開關時間

　　BJT的開關過程和二極管一樣，也是內部電荷“建立”和“消散”的過程。因此BJT飽和與截止兩種狀態的相互轉換也是需要一定的時間才能完成的。

　　如上圖所示電路的輸入端加入一個幅度在-V_B1和+V_B2之間變化的理想方波，則輸出電流I_c的波形如下圖。

　　可見I_c的波形已不是和輸入波形一樣的理想方波，上升和下降沿都變得緩慢了。
　　為了對BJT開關的瞬態過程進行定量描述,通常引人以下幾個參數來表征：

　　以上4個參數稱為BJT的開關時間參數。
　　通常把t_on＝t_d＋t_r稱為開通時間,它反映了BJT從截止到飽和所需的時間；
　　把 t_0ff= t_s＋t_f稱為關閉時間,它反映了BJT從飽和到截止所需的時間。
　　開通時間和關閉時間總稱為BJT的開關時間,它隨管子類型不同而有很大差別，一般在幾十至幾百納秒的范圍，可以從器件手冊中查到
。
　　BJT的開關時間限制了BJT開關運用的速度。開關時間越短，開關速度越高。因此，要設法減小開關時間。
　　開通時間t_on是建立基區電荷的時間，關閉時間t_off是存儲電荷消散的時間。