脉冲电路 - 晶体管作为开关
晶体管可用作电子开关，驱动方式为饱和或截止。两者之间的区域是线性区域。晶体管在此区域中充当线性放大器。在这方面，饱和和截止状态是重要的考虑因素。
晶体管的开启和关闭状态
晶体管的操作有两个主要区域，我们可以将其视为开启和截止状态。它们是饱和和截止状态。让我们看看晶体管在这两种状态下的行为。
截止条件下的操作
下图显示了截止区域中的晶体管。
当晶体管的基极为负时，晶体管进入截止状态。没有集电极电流。因此 IC = 0。
施加在集电极上的电压 VCC 出现在集电极电阻 RC 上。因此，
VCE = VCC
饱和区中的操作
下图显示了处于饱和区的晶体管。
当基极电压为正且晶体管进入饱和状态时，IC流过 RC。
然后 VCC 跨 RC 下降。输出将为零。
$$I_C = I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC}}{R_C} \: 和 \: V_{CE} = 0$$
实际上，这是理想情况。实际上，会有一些漏电流流动。因此，我们可以理解，当通过向基极施加正负电压，晶体管进入饱和区和截止区时，晶体管将充当开关。
下图给出了更好的解释。
观察连接 IC 和 VCC 的直流负载线。如果晶体管处于饱和状态，则 IC 完全流动，VCE = 0，如点 A 所示。
如果晶体管处于截止状态，则 IC 将为零，VCE = VCC，如点 B 所示。连接饱和点 A 和截止点 B 的线称为负载线。由于此处施加的电压是直流电压，因此称为直流负载线。
实际考虑
尽管上述条件都令人信服，但要实现这种结果，还是有一些实际限制。
在截止状态
理想晶体管的 VCE = VCC 和 IC = 0。
但实际上，较小的漏电流流过集电极。
因此 IC 将为几 μA。
这称为集电极漏电流，当然可以忽略不计。
在饱和状态下
理想晶体管的 VCE = 0 且 IC = IC(sat)。
但实际上，VCE 会降低到某个称为拐点电压的值。
当 VCE 的下降幅度超过拐点电压时，β急剧下降。
由于 IC = βIB，这会降低集电极电流。
因此，将 VCE 保持在拐点电压的最大电流 IC 称为饱和集电极电流。
饱和集电极电流 = $I_{C(sat)} \: = \: \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$
仅为开关目的而制造的晶体管称为开关晶体管。这可以在饱和区或截止区工作。在饱和状态下，集电极饱和电流流过负载，而在截止状态下，集电极漏电流流过负载。
晶体管的开关动作
晶体管有三个工作区域。要了解工作效率，需要考虑实际损耗。因此，让我们尝试了解晶体管作为开关的工作效率。
截止 (OFF) 状态下
基极电流 IB = 0
集电极电流 IC = ICEO (集电极漏电流)
功率损耗 = 输出电压 ×输出电流
$$= V_{CC} imes I_{CEO}$$
由于 ICEO 非常小，VCC 也很低，因此损耗值非常低。因此，晶体管在 OFF 状态下可用作高效开关。
在饱和 (ON) 状态下
如前所述，
$$I_{C(sat)} = \frac{V_{CC} - V_{knee}}{R_C}$$
输出电压为 Vknee。
功率损耗 = 输出电压 ×times;输出电流
$$= \:V_{knee} imes I_{c(sat)}$$
由于 Vknee 值较小，因此损耗较低。因此，晶体管在 ON 状态下可用作高效开关。
在活动区域期间
晶体管处于 ON 和 OFF 状态之间。晶体管用作线性放大器，输入电流的微小变化会导致输出电流 (ΔIC) 发生较大变化。
切换时间
开关晶体管的输入为脉冲，输出为变化较小的脉冲。您应该了解一些有关开关输出脉冲时序的术语。让我们来看看它们。
让输入脉冲持续时间 = T
当施加输入脉冲时，由于杂散电容，集电极电流需要一些时间才能达到稳定状态值。下图解释了这个概念。
从上图可以看出，
时间延迟（td） − 集电极电流从其初始值达到其最终值的 10% 所需的时间称为时间延迟。
上升时间（tr） −集电极电流从其初始值的 10% 达到其最终值的 90% 所需的时间称为上升时间。
开启时间 (TON) − 时间延迟 (td) 和上升时间 (tr) 的总和称为开启时间。
TON = td + tr
存储时间 (ts) −输入脉冲后沿到输出最大值的 90% 之间的时间间隔称为存储时间。
下降时间 (tf) − 集电极电流从最大值的 90% 达到其初始值的 10% 所需的时间称为下降时间。
关闭时间 (TOFF) −存储时间 (ts) 和下降时间 (tf) 的总和定义为关闭时间。
TOFF = ts + tf
脉冲宽度 (W) − 在两个 50% 上升和下降波形水平之间测量的输出脉冲的时间持续时间定义为脉冲宽度。
