三極管開關(guān)電路及特殊管

1、三極管開關(guān)電路及特殊管在三極管開關(guān)電路中，三極管相當(dāng)于由基極信號所控制的無觸點(diǎn)開關(guān)，時(shí)斷、時(shí)通，三極管的工作狀態(tài)也時(shí)而從飽和轉(zhuǎn)為截止，時(shí)而又從截止轉(zhuǎn)為飽和。通常采用共射極接法+UCCRBRCC1C2T+開關(guān)的開或關(guān)最終決定于基極電位的高低一、三極管開關(guān)電路RbECRCICbceuiICRCceECKRCceECK 當(dāng)基極輸入高電位（正脈沖）控制信號時(shí)，三極管將導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)，集電極回路電流較大，集-射極間電壓接近于零，此時(shí)三極管相當(dāng)于一個(gè)接通的開關(guān)； 當(dāng)基極由高電位變低電位時(shí)，管子截止，相當(dāng)于一個(gè)斷開的開關(guān)，切斷了集電極回路只要基極輸入相應(yīng)的控制信號，就可使三極管起到開關(guān)作用如圖為三極管飽

2、和時(shí)各極之間電壓的典型值Rb：基極限流電阻，防止基極電流過大（也即控制信號）損壞三極管。Rc:集電極電阻，防止三極管導(dǎo)通時(shí)，電源短路，實(shí)際開關(guān)電路中，常由被控電子元件取代。二、三極管開關(guān)電路應(yīng)用 三極管的開關(guān)特性在汽車電路上的應(yīng)用非常廣泛，如晶體管調(diào)節(jié)器、無觸點(diǎn)電子閃光器等。1. 晶體管調(diào)節(jié)器(PNP內(nèi)搭鐵)基本結(jié)構(gòu)：工作原理：點(diǎn)火時(shí)蓄電池在R1上的分壓UAB通過T1發(fā)射極加到D上，由于蓄電池電壓低于交流發(fā)電機(jī)的調(diào)整電壓（），D截止，T2導(dǎo)通，蓄電池向發(fā)電機(jī)磁場繞組提供電流。發(fā)電機(jī)電壓超過調(diào)整值時(shí)，D反向擊穿而導(dǎo)通，T1導(dǎo)通，T2發(fā)射極被短路而截止，勵(lì)磁電路斷開，發(fā)電機(jī)電壓下降。如此反復(fù)，以維

3、持交流發(fā)電機(jī)電壓穩(wěn)定。開關(guān)管小結(jié)通常采用共射極接法開關(guān)的開或關(guān)最終決定于基極電位的高低當(dāng)基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開；當(dāng)基極電流很大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管4.3.6 達(dá)林頓管就是連接在一起的兩只三極管，又稱復(fù)合管，其電流放大系數(shù)=12VT1作為前置放大管，產(chǎn)生推動(dòng)VT2的基極電流，VT2是末級放大管。bceVT1VT2復(fù)合管連接的原則是按兩管電流前后流向一致的規(guī)律連接。等效管型取決于前一只管子的管型 特殊晶體管 在分析電路時(shí)可將達(dá)林頓管看作是點(diǎn)劃線內(nèi)構(gòu)成的一個(gè)大功率

4、三極管。汽車電子點(diǎn)火系統(tǒng)的控制模塊大多采用達(dá)林頓管作為控制輸出端。達(dá)林頓管及其在汽車中的應(yīng)用舉例如圖所示，判斷復(fù)合連接是否正確，如正確，畫出其復(fù)合等效為什么類型的三極管，標(biāo)出復(fù)合后的各極。NPNPNPbbccee4.3.7 光敏三極管原理：類似于三極管，只是集電結(jié)為光電二極管結(jié)構(gòu)，基極電流由光電二極管提供。符號及等效電路：當(dāng)光敏三極管接收到光時(shí)而集電極加電源正極、發(fā)射極接地，這時(shí)就會產(chǎn)生電流通過電路。通過電路的電流隨著光敏三極管上的光照量而變化。因此，照在光敏三極管上的光照量和普通三極管通過基極電流有同樣的功能。 光敏三極管在汽車上主要應(yīng)用于傳感器中。 把發(fā)光二極管和光敏三極管組合在一起，可實(shí)

5、現(xiàn)以光信號為媒介的電信號的轉(zhuǎn)換，采用這種組合方式的器件稱為光電耦合器。當(dāng)光電耦合器作為傳感器來使用時(shí)，稱為光傳感器，它可以檢測物體的有無和遮擋次數(shù)等信號。 光敏三極管在汽車中的應(yīng)用光電式車速傳感器4.7 晶閘管 晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件，又稱可控硅，出現(xiàn)于70年代。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。 晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時(shí)間是可控的（可控硅），主要用于大功率變換與控制，如：整流、逆變、變頻、交流調(diào)壓等方面。它有普通型、雙向型和可關(guān)斷型等。 體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡單、操作方便、壽命長、 容量大（正向平均電流

6、達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。 1、晶閘管的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu) 晶閘管是具有三個(gè)PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu), 其外形、結(jié)構(gòu)及符號如圖。G控制極K 陰極陽極 APPNN四 層 半 導(dǎo) 體(b) 結(jié)構(gòu)K GA(a) 符號三 個(gè)PN 結(jié)(c) 外形螺栓式 扁平式雙向晶閘管螺栓式晶閘管模塊平板式小功率塑封管PPNNK GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合PPNNNPAGK（1）截止： UA0,無論UG0或UG0；（2）正向阻斷：UA0, UG0, UG0，晶閘管導(dǎo)通； （4）保持導(dǎo)通：導(dǎo)通后去掉觸發(fā)信號UG，繼續(xù)導(dǎo)通。 （5）導(dǎo)通變截止： UA0使陽極iA小于某一很小的電流IH（稱為維持電流）時(shí)，晶閘管由導(dǎo)

7、通變?yōu)榻刂埂?. 晶閘管導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)2.晶閘管導(dǎo)通條件 (1) 陽極電路(陽極與陰極之間)施加正向電壓。 (2) 控制電路(控制極與陰極之間)加正向觸發(fā)電壓。 晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。 依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。3. 晶閘管關(guān)斷條件 (1) 必須使陽極電流減小到維持電流以下。 (2) 將陽極電源斷開或者加反向電壓。4.晶閘管具有單向?qū)щ娦?，且?dǎo)通時(shí)刻可以控制，可用于可控整流電路?？煽卣鱥o+T1T2RLuoD1D2au1u2+b+_1.電路兩橋臂為晶閘管，另兩個(gè)為二極管，故為單相半控橋式整流電路。在實(shí)際生產(chǎn)中，很多設(shè)備需要大小可調(diào)的直流電，例如， 電解、電鍍、電焊等設(shè)備。由晶閘

8、管組成的可控整流電路可以把交流電變成直流電，達(dá)到直流電源輸出電壓可調(diào)的目的。 4、晶閘管的應(yīng)用2.工作原理和二極管單相橋式整流電路基本相同，只是每當(dāng)T1或T2承受正向陽極電壓，而且在該晶閘管的控制極上加上控制電壓時(shí)，它才開始導(dǎo)通。io+T1T2RLuoD1D2au1u2+b+_觸發(fā)電壓uG用尖脈沖電壓，由專門電路提供?？赏ㄟ^改變來調(diào)節(jié)輸出直流電壓UO的大小。3.工作波形 t tO2 tO+uO為一個(gè)不完整的全波脈動(dòng)電壓，它相當(dāng)于從完整的脈動(dòng)電壓上切去了前的一塊。 越大，uO平均值越小。 為在正向陽極作用下開始導(dǎo)通的角度，稱為控制角。為晶閘管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通的范圍，稱為導(dǎo)通角?？煽毓枋饺加陀土烤?/p>

9、告燈電路 燃油油量警告燈電路與汽車上已有的燃油表和傳感器一起工作。當(dāng)儀表電源穩(wěn)壓器每輸送一個(gè)電壓脈沖給指示表，在可變電阻式傳感器上便會出現(xiàn)油液位成比例的脈沖電壓。場效應(yīng)管(簡稱FET)是利用電場效應(yīng)來控制電流的一種半導(dǎo)體器件，它具有輸入電阻大(可高達(dá)1051012)，噪聲低，熱穩(wěn)定性好和耗電少等優(yōu)點(diǎn)。因此，場效應(yīng)管被廣泛應(yīng)用于各種電子線路中。場效應(yīng)管按其結(jié)構(gòu)不同，可分為結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）和絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）兩大類。絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）應(yīng)用更廣泛。絕緣柵型場效應(yīng)管（MOSFET）簡稱MOS管。4.4 場效應(yīng)管PNN絕緣柵型場效應(yīng)管MOS管結(jié)構(gòu)：P型薄硅片做襯底參雜

10、濃度很高的N型區(qū)參雜濃度很高的N型區(qū)源極（s）漏極（d）柵極（g）二氧化硅絕緣層金屬鋁PNNsgd絕緣柵型場效應(yīng)管MOS管原理：UGSUDDIDIG=0,輸入電阻高；UGS控制ID；只有一種載流子運(yùn)動(dòng)。SDG（a） N溝道JFETSDG（b） P溝道JFETBGSD（c）耗盡型NMOS管GSDB（d）增強(qiáng)型NMOS管GSDB（e）耗盡型PMOS管GSDB（f）增強(qiáng)型PMOS管場效應(yīng)管的電路符號;在UDD作用下，MOS管N型溝道中電子就從源極側(cè)向漏極運(yùn)動(dòng)，形成ID。如果電壓UGS增加(或降低)，則垂直于襯底的表面電場強(qiáng)度加強(qiáng)(或減弱)，從而使導(dǎo)電溝道加寬(或變窄)，引起ID增大(或減小)。因此MOS管是利用半導(dǎo)體表面的電場效應(yīng)來改變導(dǎo)電溝道的寬窄而控制漏極電流的。或者說，是利用UGS來控制漏極電流ID。場效應(yīng)管共源極放大電路場效應(yīng)管和三極管的差別為：(1) 外形相似：三個(gè)極。柵極相當(dāng)于基極；源極相當(dāng)于發(fā)射極；漏極相當(dāng)于集電極。(2) 性能上主要區(qū)別： 普通三極管是電流控制元件，其輸入電阻較低。場效應(yīng)管是以UGS控制漏極電流，屬電壓控制元件；柵極回路基本上不取用電流，即IG=0。因此，輸入電阻很高。 普通三極管中，載流子有電子和空穴兩種，稱為雙極型晶體管；而場效應(yīng)管中，只有一種載流子運(yùn)動(dòng)，稱為單極型晶