新手看看怎么用三极管

只看该作者 · 2024-11-18 17:34

#申请原创# @21小跑堂
三极管作为开关电路，在电路应用中经常应用。尤其是高频应用中，更加关注三极管的开关速度。这里通过简单的仿真电路，快速识别下，影响三极管的开关速度的因素。
下面的这个电路，相同的输入信号，相同的电源，基级电阻和基电级电阻的选取，保证三极管工作在深度饱和区。新手小白凭感觉分析，在输入信号从高电平变为低电平的过程，由于R1的电阻更小，在关闭的过程，基级的放电电流大，应该是Q1的关闭速度更快。

但根据仿真的结果，尽管R1的放电电流大于R2的放电电流，但是依然是Q2关闭的更快。

这个工作过程，是由于三极管是电流型器件：
在基级充电的过程，由于R1阻值小，所以Q1的基区存贮的电荷就多。
当Q1基区开始放电的时候，由于存储电荷多，放电时间也就长，Q1关闭的慢。
以此类推，对于Q2，尽管R2的阻值大，放电的时候电流小，但是存储的电荷少。
自然Q2在放电的时候，放电时间就端，Q2就关闭的快。
通过这样分析，就能很自然的分析出：
由于R1的阻值大，充电的电流快，那么Q1开启的快。
下图是输入信号从低电平到高电平的变化过程，Q1开启的速度更快。

所以对于同一个电路，相同的基级电阻，电阻阻值越小：
三极管开的快，但是关的慢。
如果设计需求：三极管开的快，关的也快。
那么在三极管开启的时候，需要较大的基级电流，但会在基区存储更多的电荷
在三极管关闭的时候，就需要更大的放电电流通道，来释放存储的电荷。
所以基于在这种设计思路，就需要设计充电通路和放电通路是不同的。
这也就是我们在很多电路看到的：基级电阻并联二极管的做法

新电路的情况下，具有最快的关闭速度，相比之前的关闭速度，足足提高了五倍以上。

新电路的开启速度也快，这是由于新电路的二极管D1，存在反向漏电流。也可以提高三极管基区的存储电荷，加快开启速度。

如果电路中存在负电压，就可以节省二极管，也可以达到关速关闭三极管的效果。
下左图使用正负电压控制三极管Q3，关闭速度更快。
当然由于从负压到正压的时间更长，所以Q3的开启速度相比Q1会稍微慢一些的。

理解了基础原理，在设计复杂的电路中，就可以应对元器件参数是如何选取。
比如TI的应用手册，关于如何设计告诉MOS的驱动电路中。就对下面的两种驱动电路做了说明。

尽管左图更加简洁，但是右图的驱动速度更加快。
不管是专用的驱动芯片，还是使用分立件搭建的电路，右图的MOS驱动电路应用的更加广泛。
从原理上理解了三极管开关过程，真正原因是受到基区电荷的移动速度的制约。然后在具体电路的设计过程，才能选择正确的参数，让电路完成设计需求的。

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