你知道常見的開關(guān)電源雙極性晶體管的特性有哪些嗎？

所謂的雙極型是指具有兩個PN結(jié)的普通開關(guān)三極管。在“彩色顯示”中，通常用作開關(guān)電源，水平輸出級和S校正電路的開關(guān)。三極管的開關(guān)狀態(tài)和模擬放大狀態(tài)的要求明顯不同，對開關(guān)特性的描述并沒有用通常的fT和fa來概括。

在開關(guān)電源中，輸出電壓通過晶體管導(dǎo)通和截止的時間比（即占空比）來穩(wěn)定。這里，三極管用作開關(guān)，三極管的放大作用用于通過較小的基極電流控制集電極電流。當(dāng)集電極電流飽和時，該開關(guān)被認(rèn)為是導(dǎo)通的，而當(dāng)集電極電流截止時，該開關(guān)被認(rèn)為是導(dǎo)通的。
但是，三極管的開/關(guān)狀態(tài)不理想。它在開啟時具有飽和電壓降VCES，在關(guān)閉時具有IC≠0，并且具有一定的IEO。與理想開關(guān)相比，晶體管作為開關(guān)不會與基極控制電流同時導(dǎo)通/截止，并且它們之間存在一定的過程。為了研究晶體管導(dǎo)通/截止的瞬態(tài)過程，首先指定導(dǎo)通/截止的相對值，即當(dāng)集電極電流達到其最大飽和電流的90％時，它被認(rèn)為是導(dǎo)通且集電極電流下降到I。被認(rèn)為是10％的時間斷開連接。根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進行測量，并且將晶體管的導(dǎo)通/截止過程所需的時間用作比較標(biāo)準(zhǔn)，以測量晶體管的開關(guān)特性。
對于晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)和線性放大狀態(tài)下的工作有完全不同的要求。放大狀態(tài)要求三極管的Ic應(yīng)該完全由IB控制，并且兩者具有穩(wěn)定的線性關(guān)系，包括放大的模擬波形和輸入波形具有完全相同的包絡(luò)。開關(guān)狀態(tài)要求三極管的基極電流達到Icm / hfe，三極管的集電極電流立即上升到Icm，并且不應(yīng)有過渡過程。但是實際上這是不可能的，因為三極管利用其放大特性在開-關(guān)狀態(tài)下工作。

任何三極管其IC-IB特性均為與x軸有一夾角的斜線，該斜線的斜率(即夾角)永遠不會垂直于X軸(即hfe不會無窮大)，那么，Ir控制Ic由零增長到Icm也必然要符合斜線的規(guī)律才能達到，因而通/斷都需一定的時間。

另外，雙極晶體管的基本放大原理需要一定的時間來切換。晶體管處于放大狀態(tài)，并且通常在公共基極放大狀態(tài)下使用最高截止頻率（fT）和最高頻率（fa）來表示晶體管可以工作的頻率范圍。但是，fT和fa不能完全代表晶體管的開關(guān)特性。盡管fT和fa越高，晶體管的開關(guān)特性越好。但是，某些晶體管的fr和fa相同，但是其開關(guān)特性不同。因此，三極管的開關(guān)特性通常用開關(guān)的導(dǎo)通時間ton和截止時間toff表示。
導(dǎo)通時間是指在添加基本驅(qū)動脈沖后，集電極電流從零達到飽和值的90％所需的時間。為了消除驅(qū)動電流的影響，假定加在基極和發(fā)射極之間的控制電流是理想的矩形波。當(dāng)基極電流以垂直于X軸的特性上升時，集電極電流Ic不會隨之增加，而是具有延遲時間t。在此期間，lc顯示出緩慢的曲線，升至Icm的10％。延遲時間的原因是，當(dāng)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時，基極區(qū)中基本上沒有自由電子。當(dāng)控制電壓突然升高時，如果發(fā)射結(jié)要達到VB≥+ 0.6V，則輸入電流必須連續(xù)對發(fā)射結(jié)電容充電。為了減小PN結(jié)的內(nèi)部電場，然后將電子發(fā)射到基極區(qū)，需要一定的時間（ta）。 ta與發(fā)射結(jié)電容成正比，與發(fā)射結(jié)面積成反比。開關(guān)管的功率越大，發(fā)射極結(jié)的面積不可避免地越大，減小t越困難。
導(dǎo)通時間和截止時間構(gòu)成開關(guān)管的導(dǎo)通損耗和截止損耗。因為在此期間，三極管處于放大區(qū)域，其管壓降將不可避免地增加，并且功耗也會相應(yīng)增加。根據(jù)相同的原理，二極管也具有導(dǎo)通/截止時間，但是在開關(guān)電源中，最有影響的是二極管的反向恢復(fù)時間。當(dāng)二極管導(dǎo)通時，施加的脈沖下降為零，二極管不會立即關(guān)閉，并且需要一定的時間才能再次將其關(guān)閉（與上述相同的原因）。當(dāng)工作頻率增加時，二極管無法在正向脈沖后及時恢復(fù)，并且其單向?qū)щ娦允闺娐诽幱诙搪窢顟B(tài)。二極管的恢復(fù)時間除了取決于PN結(jié)和N電容外，還與工藝結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，存在普通的工頻整流二極管，快速恢復(fù)二極管和肖特基二極管。