晶体管作为开关的计算

尽管晶体管（BJT）普遍用于制造放大器电路，但是也可以有效地用于切换应用。

晶体管开关是电路，其中晶体管的集电极接通/断开，电流相对较大，响应于其基极发射器处的相应切换低电流开/关信号。

作为一个例子，以下BJT配置可以用作交换机对计算机逻辑电路的输入信号进行反相处理。

在这里，您可以发现输出电压Vc与晶体管的基础/发射极施加的电位相反。

而且，与基于放大器的电路不同，基座未与任何固定的DC源连接。收集器具有DC源，其对应于该计算机应用壳体中系统的电源电平，例如5 V和0V。

我们将讨论如何设计该电压反转，以确保操作点沿着负载线正确切换到饱和度，如下图所示：

对于目前的场景，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很好近似）。此外，让我们假设VCE = VCE（SAT）= 0 V，而不是通常的0.1到0.3 V级。

现在，在VI = 5 v时，BJT将打开，并且设计考虑必须确保配置高度饱和，其幅度为IB，其可能超过与接近饱和度级别的IB曲线相关联的值。

如上图所示，这种情况可以呼叫IB大于50 UA。

计算饱和水平

可以使用公式计算所示电路的收集器饱和度水平：

IC（SAT）= VCC / RC

可以使用公式计算饱和度之前的活动区域中的基极电流的大小：

IB（MAX）≅IC（SAT）/βdc----------等式1

这意味着要实现饱和级别，必须满足以下条件：

IB> IC（SAT）/ IC（SAT）/βdc--------等式2

在上面讨论的图表中，当VI = 5 V时，可以在以下方法中评估生成的IB级别：

如果我们使用这些结果测试等式2，我们得到：

这似乎是完全满足所需的条件。毫无疑问，将允许任何高于60 UA的IB的值在靠近垂直轴线的负载线上进入Q点。

现在，EFERRD在第一图中所示的BJT网络，而VI = 0 V，IB = 0 UA和ASUMING IC = ICO = 0 mA，则跨越RC发生的挥发滴将根据公式：

vrc = ICRC = 0 V.

这为我们提供了上述第一图的VC = +5 V.

除了计算机Logoc切换应用外，该BJT配置还可以使用相同的负载线的极端点来实现。

发生饱和时，电流IC趋于得非常高，相应地将电压VCE放到最低点。

这在下图中描绘的两个端子上的阻力水平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，例如上述公式中的0.15V，我们得到：

与BJT的收集器端子的千欧欧姆中的串联电阻相比，集电器发射极端子上的这种电阻值看起来非常小。

现在，当输入VI = 0 V时，BJT切换将被切断导致收集器发射器中的电阻为：

R（截止）= VCC / ICEO = 5 V / 0 mA =∞Ω

这会产生集电器发射极端子的开放式电路类型。如果我们考虑冰剑的典型值10 UA，则切断阻力的值将如下所给出的：

切断= Vcc / ICEO = 5v / 10ua = 500k Ω

该值看起来显着大，并且与大多数BJT配置为开关的开路电路。

解决一个实用的例子

根据ICmax = 10mA，计算配置在下面的逆变器的晶体管开关的RB和RC的值

表达收集器饱和度的公式是：

ICSAT = VCC / RC

∴10ma= 10 v / rc

∴RC= 10 V / 10 mA =1kΩ

同样，在饱和点

IB≅IC（SAT）/βdc= 10 mA / 250 =40μA

为了保证饱和，让我们选择IB =60μA，并使用公式

IB = VI - 0.7 V / RB，我们得到

RB = 10 V - 0.7V /60μA=155kΩ，

从上面的结果舍入到150kΩ，并再次评估上述公式：

IB = VI - 0.7 V / RB

= 10V - 0.7V /150kΩ=62μA，

由于IB =62μA>ICSAT /βdc=40μA

这证实了我们必须使用RB =150kΩ

计算开关晶体管

由于它们从一个电压电平的快速切换到另一个电压电平，您将找到称为开关晶体管的特殊晶体管。

下图比较了符号为TS，TD，TR和TF的时间段与设备的集电极电流。

时间段对收集器速度响应的效果由收集器电流响应定义，如下所示：

晶体管从“OFF”切换到“ON”状态所需的总时间象征为T（开启），并且可以由公式建立：

T (on) = tr + td

这里Td识别输入切换信号改变状态并且晶体管输出响应变化的延迟。时间Tr表示最终切换延迟为10％至90％。

BJT从导通状态关闭状态的总时间被指示为t（关闭），并由公式表示：

t（关闭）= ts + tf

TS确定存储时间，而TF将下降时间从最初值的90％识别为10％。

REFFERNG到上述图表，对于通用BJT，如果收集器电流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（上）= tr + td = 13 ns + 25 ns = 38 ns

T (off) = ts + tf = 120 ns + 12 ns = 132 ns