如何实现晶体管用作开关应用
虽然晶体管（bjt）通常用于制造放大器电路，但它们也可以有效地用于开关应用。
晶体管开关是一种电路，其中晶体管的集电极以相对较大的电流打开/关闭，以响应其基极发射极上相应切换的低电流on/off信号。
例如，以下bjt配置可用作反相计算机逻辑电路输入信号的开关。
在这里，您可以发现输出电压vc与施加在晶体管基极/发射极上的电位相反。
此外，与基于放大器的电路不同，基极不与任何固定直流电源连接。集电极具有与系统电源电平相对应的直流电源，例如在此计算机应用案例中为 5 v 和 0
v。
我们将讨论如何设计这种电压反转，以确保工作点沿负载线正确从切断切换到饱和，如下图所示：
对于目前的情况，在上图中，我们假设ic = iceo = 0 ma，当ib = 0 ua时（关于增强施工策略的一个很好的近似值）。此外，假设vce =
vce（sat） = 0 v，而不是通常的0.1至0.3 v电平。
现在，在vi = 5 v时，bjt将接通，设计考虑因素必须确保配置高度饱和，ib幅度可能大于接近饱和水平的ib曲线的相关值。
如上图所示，该条件要求ib大于50 ua。
计算饱和度水平
所示电路的集电极饱和水平可以使用以下公式计算：
ic（卫星） = vcc / rc
饱和水平之前有源区域的基极电流大小可以使用以下公式计算：
ib（最大值） ≅ ic（卫星） / βdc ----------公式 1
这意味着，要实现饱和度，必须满足以下条件：
ib 》 ic / ic / βdc -------- 公式 2
在上面讨论的图中，当vi = 5 v时，可以用以下方法评估得到的ib水平：
如果我们用这些结果测试等式 2，我们会得到：
这似乎完全满足了所需的条件。毫无疑问，任何高于60 ua的ib值都将被允许通过与垂直轴非常接近的负载线穿过q点进入。
现在，参考第一个图中显示的bjt网络，当vi = 0 v，ib = 0 ua时，假设ic = iceo = 0
ma，rc上发生的压降将按照以下公式计算：
vrc = 红十字国际委员会 = 0 v。
对于上面的第一张图，这给了我们vc = +5 v。
除了计算机逻辑切换应用外，这种bjt配置还可以像使用负载线相同极值点的开关一样实现。
当发生饱和时，电流ic趋于相当高，这相应地将电压vce降至最低点。
这在两个端子上产生一个电阻水平，如下图所示，并使用以下公式计算：
r（sat） = vce（sat） / ic（sat），如下图所示。
如果我们假设vce（sat）的典型平均值，例如上式中的0.15 v，我们得到：
与bjt集电极端子上的串联电阻（以千欧姆为单位）相比，集电极发射极两端的电阻值看起来非常小。
现在，当输入vi = 0 v时，bjt开关将被切断，导致集电极发射极两端的电阻为：
r（截止） = vcc / iceo = 5 v / 0 ma = ∞ ω
这导致集电极发射极端子上出现开路情况。如果我们考虑iceo的典型值为10 ua，则截止电阻的值如下所示：
截止 = vcc / iceo = 5 v / 10 ua = 500 k ω
该值看起来非常大，相当于大多数bjt配置作为开关的开路。
求解一个实际的例子
计算下面配置如逆变器的晶体管开关的rb和rc值，假设icmax = 10ma
表示收集器饱和度的公式为：
icsat = vcc / rc
∴ 10 ma = 10 v / rc
∴ rc = 10 v / 10 ma = 1 kω
此外，在饱和点
ib ≅ ic（卫星） / βdc = 10 ma / 250 = 40 μa
为了保证饱和，让我们选择ib = 60 μa，并使用公式
ib = vi - 0.7 v / rb，我们得到
rb = 10 v - 0.7 v / 60 μa = 155 kω ，
将上述结果四舍五入为150 kω，并再次计算上述公式，我们得到：
ib = vi - 0.7 v / rb
= 10 v - 0.7 v / 150 kω = 62 μa，
由于 ib = 62 μa 》 icsat / βdc = 40 μa
这证实了我们必须使用 rb = 150 kω
计算开关晶体管
您会发现称为开关晶体管的特殊晶体管，因为它们从一个电压电平切换到另一个电压电平的速度很快。
下图将符号为 ts、td、tr 和 tf 的时间段与器件的集电极电流进行了比较。
时间段对集电极速度响应的影响由集电极电流响应定义，如下所示：
晶体管从“关”状态切换到“开”状态所需的总时间表示为 t（on），可通过以下公式确定：
t（on） = tr + td
此处，td标识输入开关信号改变状态和晶体管输出响应变化时发生的延迟。时间tr表示从10%到90%的最终开关延迟。
bjt 从打开状态到关闭状态所花费的总时间表示为 t（off），由以下公式表示：
t（关闭） = ts + tf
ts 确定存储时间，而 tf 确定从原始值的 90% 到 10% 的下降时间。
参考上图，对于通用bjt，如果集电极电流ic = 10 ma，我们可以看到：
ts = 120 ns， td = 25 ns， tr = 13 ns， tf = 12 ns
这意味着 t（on） = tr + td = 13 ns + 25 ns = 38 ns
t（off） = ts + tf = 120 ns + 12 ns = 132 ns
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例如，以下bjt配置可用作反相计算机逻辑电路输入信号的开关。
在这里，您可以发现输出电压vc与施加在晶体管基极/发射极上的电位相反。
此外，与基于放大器的电路不同，基极不与任何固定直流电源连接。集电极具有与系统电源电平相对应的直流电源，例如在此计算机应用案例中为 5 v 和 0
v。
我们将讨论如何设计这种电压反转，以确保工作点沿负载线正确从切断切换到饱和，如下图所示：
对于目前的情况，在上图中，我们假设ic = iceo = 0 ma，当ib = 0 ua时（关于增强施工策略的一个很好的近似值）。此外，假设vce =
vce（sat） = 0 v，而不是通常的0.1至0.3 v电平。
现在，在vi = 5 v时，bjt将接通，设计考虑因素必须确保配置高度饱和，ib幅度可能大于接近饱和水平的ib曲线的相关值。
如上图所示，该条件要求ib大于50 ua。
计算饱和度水平
所示电路的集电极饱和水平可以使用以下公式计算：
ic（卫星） = vcc / rc
饱和水平之前有源区域的基极电流大小可以使用以下公式计算：
ib（最大值） ≅ ic（卫星） / βdc ----------公式 1
这意味着，要实现饱和度，必须满足以下条件：
ib 》 ic / ic / βdc -------- 公式 2
在上面讨论的图中，当vi = 5 v时，可以用以下方法评估得到的ib水平：
如果我们用这些结果测试等式 2，我们会得到：
这似乎完全满足了所需的条件。毫无疑问，任何高于60 ua的ib值都将被允许通过与垂直轴非常接近的负载线穿过q点进入。
现在，参考第一个图中显示的bjt网络，当vi = 0 v，ib = 0 ua时，假设ic = iceo = 0
ma，rc上发生的压降将按照以下公式计算：
vrc = 红十字国际委员会 = 0 v。
对于上面的第一张图，这给了我们vc = +5 v。
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当发生饱和时，电流ic趋于相当高，这相应地将电压vce降至最低点。
这在两个端子上产生一个电阻水平，如下图所示，并使用以下公式计算：
r（sat） = vce（sat） / ic（sat），如下图所示。
如果我们假设vce（sat）的典型平均值，例如上式中的0.15 v，我们得到：
与bjt集电极端子上的串联电阻（以千欧姆为单位）相比，集电极发射极两端的电阻值看起来非常小。
现在，当输入vi = 0 v时，bjt开关将被切断，导致集电极发射极两端的电阻为：
r（截止） = vcc / iceo = 5 v / 0 ma = ∞ ω
这导致集电极发射极端子上出现开路情况。如果我们考虑iceo的典型值为10 ua，则截止电阻的值如下所示：
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∴ 10 ma = 10 v / rc
∴ rc = 10 v / 10 ma = 1 kω
此外，在饱和点
ib ≅ ic（卫星） / βdc = 10 ma / 250 = 40 μa
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rb = 10 v - 0.7 v / 60 μa = 155 kω ，
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ib = vi - 0.7 v / rb
= 10 v - 0.7 v / 150 kω = 62 μa，
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