1. 晶体管的三个状态及开关作用 由于负载电阻限制，集电极电流达到集 由于负载电阻限制， 集电极电流达到 集 电极饱和电流而不能继续随基极电流增 电极饱和电流 而不能继续随基极电流增 实际的基极电流（驱动电流） 大 。 实际的基极电流 （驱动电流 ）超过 与饱和集电极电流相应的数值。 与饱和集电极电流相应的数值。 处于饱和态的晶体管ce间压降称为饱和 处于饱和态的晶体管 间压降称为饱和 间压降称为 压降，其值与饱和深度有关， 压降 ，其值与饱和深度有关 ，取决于负 载电阻上承受的电源电压。 载电阻上承受的电源电压。 饱和时， 结正偏约 结正偏约0.7V，ce间饱和 饱和时 ， eb结正偏约 ， 间饱和 压降约0.2-0.3V，因而集电结正偏。这 压降约 ，因而集电结正偏。 是进入饱和态的重要标志。 是进入饱和态的重要标志。
上述计算利用边界少子浓度等于零为标志，实际上 上述计算利用边界少子浓度等于零为标志， 应是非平衡少子浓度。 应是非平衡少子浓度。 有关，分别起复合、 由上式可见， 由上式可见，ts与τp、Ir、If有关，分别起复合、抽 取和贮存作用。 取和贮存作用。 实际中可用测t 实际中可用测 s的方法确定τp，是测量少子寿命的 简便方法。 简便方法。
1. 电荷控制理论 前几章分析晶体管特性时是将晶体管看做“电流控制器件” 前几章分析晶体管特性时是将晶体管看做“电流控制器件”。对于 稳态及小信号运用情况比较容易用线性微分方程来描述晶体管的特 性。 在作为开关运用时，晶体管的输入信号幅度变化很大， 在作为开关运用时，晶体管的输入信号幅度变化很大，且不是工作 在线性区，而是在截止区与饱和区之间跳变。 在线性区，而是在截止区与饱和区之间跳变。这时的晶体管表现出 高度的非线性。若再采用前面的分析方法会使问题变得很复杂。 高度的非线性。若再采用前面的分析方法会使问题变得很复杂。 非线性 另一方面，研究晶体管的开关特性时，着重讨论的是晶体管在由开 另一方面， 研究晶体管的开关特性时， 结偏压及内部电荷的变化趋势及结果， 到关及由关到开的过程中结偏压及内部电荷的变化趋势及结果 到关及由关到开的过程中结偏压及内部电荷的变化趋势及结果，至 于变化过程的每一瞬间电荷(载流子)的具体分布情况并不需要知道， 于变化过程的每一瞬间电荷( 载流子)的具体分布情况并不需要知道 ， 因而可以用“电荷控制理论”来讨论晶体管的开关特性。 因而可以用“电荷控制理论”来讨论晶体管的开关特性。
3. 反向恢复时间的计算 初始条件： 初始条件： t = 0, Q = I τ f p 解得： 解得：
1. p-n结二极管的两个状态和 结二极管的两个状态和 开关作用 3. 反向恢复时间的计算 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
§5.1 p-n结二极管的开关特性 结二极管的开关特性 §5.2 晶体管的开关作用 §5.3 晶体管的开关过程和开关时间 §5.4 开关晶体管的正向压降和饱和
1. p-n结二极管的两个状态和开关作用 结二极管的两个状态和开关作用 正电平输入，二极管导通， 正电平输入，二极管导通，开态 负电平输入，二极管截止， 负电平输入，二极管截止，关态
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 3. 反向恢复时间的计算 5. 缩短反向恢复时间的措施
关断过程中p 结内电流、 图5-3 关断过程中 -n结内电流、电压和少子密度的变化 结内电流
1. p-n结二极管的两个状态和开关 作用 3. 反向恢复时间的计算 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
饱和压降小，消耗功率小； 饱和压降小，消耗功率小； 正向压降小，启动功率小； 正向压降小，启动功率小； 反向漏电流小。 反向漏电流小。
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 3. 反向恢复时间的计算 4. 薄基区二极管中的贮存电荷
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
(1)正向时(导通时)管子本身有压降。 正向时(导通时)管子本身有压降。 (2)反向时(截止时)存在漏电流。 反向时(截止时)存在漏电流。 (3)存在开关时间
(1)晶体管开关的输出波形与输入波形相位差180。 晶体管开关的输出波形与输入波形相位差180。 180 而二极管开关是同相位的。 而二极管开关是同相位的。前者可在集成电路中 作倒相器。 作倒相器。 (2)晶体管开关有电流及电压的放大作用，而二极管 晶体管开关有电流及电压的放大作用， 开关没有。 开关没有。
延迟时间t 延迟时间 d 上升时间t 上升时间 r 贮存时间t 贮存时间 s 下降时间t 下降时间 f
§5.3 晶体管的开关过程和开关时间 1. 电荷控制理论 2. 延迟过程和延迟时间 3. 上升过程和上升时间 4. 电荷贮存效应和贮存时间 5. 下降过程和下降时间 6. 提高开关速度的措施
导通过程中p 结内电流、 图5-2 导通过程中 -n结内电流、电压和少子密度的变化 结内电流
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 3. 反向恢复时间的计算 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
认为I 不变： 认为 r不变： 1线为初始时刻，Q=Iftp 线为初始时刻， 线为初始时刻 虚线线平行（斜率、梯度相同） 、 、 线平行（斜率、梯度相同） 线平行 斜率为I 斜率为 r/AqDp 阴影区面积=Q(ts) 阴影区面积
采用电荷法进行计算。 电荷法进行计算 采用电荷法进行计算。电荷法的 优点是概念清楚， 优点是概念清楚，所得公式简单而便 于应用 。 正向时： 正向时：
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
1. p-n结二极管的两个状态和开关 结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
实际下降过程中，结边缘附近少子浓度梯度逐渐下降， 实际下降过程中，结边缘附近少子浓度梯度逐渐下降， 反向电流不再是常数，问题复杂。 反向电流不再是常数，问题复杂。 可以近似认为I 不变，而用（ 可以近似认为 r不变，而用（5-12）计算，即认为整个 ）计算， 反向过程为I 抽取I 的时间，所得结果较实际的t 反向过程为 r抽取 ftp的时间，所得结果较实际的 f短。
如果在基极交替地施加正、负脉冲(或电平) 如果 在基极交替地施加正、负脉冲 ( 或电平) ， 使晶体 在基极交替地施加正 管交替地处于饱和态和截止态，对于集电极回路而言。 管交替地处于饱和态和截止态，对于集电极回路而言。则 是交替地处于导通( 和断开( 状态， 是交替地处于导通 ( 开 ) 和断开 ( 关 ) 状态 ， 因而可将其作开 关使用。 关使用。
本章介绍二极管和晶体管的开关作用、 本章介绍二极管和晶体管的开关作用、开 开关作用 关过程，并讨论晶体管开关特性 开关特性与其基本 关过程，并讨论晶体管开关特性与其基本 电学参数之间的关系， 电学参数之间的关系，从而为设计和应用 开关管提供必要的理论根据。 开关管提供必要的理论根据。
2. 电荷贮存效应 3. 反向恢复时间的计算 4. 薄基区二极管中的贮存电荷 5. 缩短反向恢复时间的措施
与理想开关区别： 正向压降 正向压降； 反向漏电流 反向漏电流； 开关时间 开关时间。 与理想开关区别：1.正向压降；2.反向漏电流；3.开关时间。
1. p-n结二极管的两个状态和开关 作用 2. 电荷贮存效应 3. 反向恢复时间的计算 5. 缩短反向恢复时间的措施
2. 晶体管开关与二极管开关比较 3. 开关运用对晶体管的基本要求 4. 开关过程简介
中常将npn管的 短路， 管的cb短路 在IC中常将 中常将 管的 短路， 利 用 eb 结 作 为 二 极 管 ， 因 Wp(Wb)Lnb， 故 称 之 为 薄 基 区二极管。 区二极管。 正向工作时， 区电子线性 正向工作时 ， p区电子线性 分布。 分布。