BJT的開(kāi)關(guān)作用對(duì)應(yīng)于觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的"斷開(kāi)"和"閉合"。如圖1(a)所示為一個(gè)共發(fā)射極晶體三極管開(kāi)關(guān)電路。

圖1 BJT的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)

圖4.2.1(a)中BJT為NPN型硅管。電阻Rb為基極電阻，電阻Rc為集電極電阻，晶體三極管T的基極b起控制的作用，通過(guò)它來(lái)控制開(kāi)關(guān)開(kāi)閉動(dòng)作，集電極c及發(fā)射極e形成開(kāi)關(guān)兩個(gè)端點(diǎn)，由b極來(lái)控制其開(kāi)閉，c.e兩端的電壓即為開(kāi)關(guān)電路的輸出電壓vO。當(dāng)輸入電壓vI為高電平時(shí)，晶體管導(dǎo)通，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)閉合，所以集電極電壓vc≈0，即輸出低電平，而集電極電流iC≈VCC/RC。當(dāng)輸入電壓vI為低電平時(shí)，由圖可見(jiàn)，晶體管截止，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所以得集電極電流iC≈0，而集電極電壓vc≈VCC，即輸出為高電平。這就是晶體三極管的理想穩(wěn)態(tài)開(kāi)關(guān)特性。

晶體三極管的實(shí)際開(kāi)關(guān)特性決定于管子的工作狀態(tài)。晶體三極管輸出特性三個(gè)工作區(qū)，即截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū),如圖4.2.1(b)所示。

如果要使晶體三極管工作于開(kāi)關(guān)的接通狀態(tài)，就應(yīng)該使之工作于飽和區(qū)；要使晶體三極管工作于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)，就應(yīng)該使之工作于截止區(qū)，發(fā)射極電流iE=0，這時(shí)晶體三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。集電結(jié)加有反向電壓，集電極電流iC=ICBO，而基極電流iB=-ICBO。說(shuō)明三極管截止時(shí)，iB并不是為0，而等于-ICBO。

基極開(kāi)路時(shí)，外加電源電壓VCC使集電結(jié)反向偏置，發(fā)射結(jié)正向偏置晶體三極管基極電流iB=0時(shí)，晶體管并未進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)iE=iC =ICEO還是較大的。

晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，晶體管基極與發(fā)射極之間加反向電壓，這時(shí)只存在集電極反向飽和電流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，為臨界截止?fàn)顟B(tài)。進(jìn)一步加大基極電壓的絕對(duì)值，當(dāng)大于VBO時(shí)，發(fā)射結(jié)處于反向偏置而截止，流過(guò)發(fā)射結(jié)的電流為反向飽和電流IEBO，這時(shí)晶體管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。

發(fā)射結(jié)外加正向電壓不斷升高，集電極電流不斷增加。同時(shí)基極電流也增加，隨著基極電流iB 的增加基極電位vB升高，而隨著集電極電流iC的增加，集電極電位vC卻下降。當(dāng)基極電流iB增大到一定值時(shí)，將出現(xiàn)vBE =vCE的情況。這時(shí)集電結(jié)為零偏，晶體管出現(xiàn)臨界飽和。如果進(jìn)一步增大iB ，iB增大，使得集電結(jié)由零偏變?yōu)檎蚱?，集電結(jié)位壘降低，集電區(qū)電子也將注入基區(qū)，從而使集電極電流iC隨基極電流iB的增大而增大的速度減小。這時(shí)在基區(qū)存儲(chǔ)大量多余電子-空穴對(duì)，當(dāng)iB繼續(xù)增大時(shí)，iC基本維持不變，即iB失去對(duì)iC的控制作用，或者說(shuō)這時(shí)晶體管的放大能力大大減弱了。這時(shí)稱晶體管工作于飽和狀態(tài)。一般地說(shuō)，在飽和狀態(tài)時(shí)飽和壓降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由圖4.2.1(a)可看出，集電極電流iC的增加受外電路的限制。由電路可得出iC的最大值為ICM= VCC/ RC。晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，基極電流增大，集電極電流變化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶體管處于臨界飽和時(shí)的基極電流為IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC

結(jié)論：晶體三極管工作在飽和區(qū)時(shí)，其集電結(jié)及發(fā)射結(jié)均處于正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)集電區(qū)和發(fā)射區(qū)的電子分別越過(guò)位壘向基區(qū)注入，基區(qū)存儲(chǔ)了大量多余電子-空穴對(duì)而呈飽和狀態(tài)。