晶體管用作開(kāi)關(guān)或雙極結(jié)晶體管或BJT作為開(kāi)關(guān)知識(shí)解析

晶體管用作開(kāi)關(guān)或雙極結(jié)晶體管或BJT作為開(kāi)關(guān)的工作原理：當(dāng)開(kāi)關(guān)處于“OFF”位置時(shí)，開(kāi)關(guān)提供開(kāi)路（無(wú)限電阻），當(dāng)它處于“ON”位置時(shí)，開(kāi)關(guān)提供短路（零電阻）。類(lèi)似地，在雙極結(jié)型晶體管中，通過(guò)控制基極 - 發(fā)射極電流，可以使發(fā)射極 - 集電極電阻幾乎無(wú)限或幾乎為零。

在晶體管特性中，存在三個(gè)區(qū)域。他們是

1、截止區(qū)域

2、 活動(dòng)區(qū)域

3、飽和區(qū)域

在有源區(qū)中，對(duì)于寬范圍的集電極 - 發(fā)射極電壓（V CE），集電極電流（I C）保持恒定。由于電壓范圍很寬且集電極電流幾乎恒定，如果晶體管在該區(qū)域工作，則會(huì)有明顯的功率損耗。當(dāng)理想開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，電流為零，因此沒(méi)有功率損耗。類(lèi)似地，當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，開(kāi)關(guān)兩端的電壓為零，因此沒(méi)有再次斷電。當(dāng)我們想要將BJT作為開(kāi)關(guān)操作時(shí)，它必須以這樣的方式操作，使得在ON和OFF狀態(tài)期間的功率損耗幾乎為零或非常低。

只有當(dāng)晶體管僅在特性的邊緣區(qū)域中工作時(shí)才有可能。截止區(qū)域和飽和區(qū)域是晶體管特性中的兩個(gè)邊緣區(qū)域。

在該圖中，當(dāng)基極電流為零時(shí)，集電極電流（I C）對(duì)于寬范圍的集電極 - 發(fā)射極電壓（V CE）具有非常小的恒定值。因此，當(dāng)晶體管與基極電流操作≤0時(shí)，集電極電流（I C ^ ≈0）非常微小，因此，該晶體管被說(shuō)成是在OFF狀態(tài)，但在同一時(shí)間，跨越該晶體管開(kāi)關(guān)即我的功率損耗? ×V CE因微小的I C而可忽略不計(jì)。

晶體管與輸出電阻R C串聯(lián)連接。因此，通過(guò)輸出電阻的電流是

如果晶體管以基極電流I B3工作，其集電極電流為I C1。I C小于I C1，然后晶體管工作在飽和區(qū)。這里，對(duì)于任何小于I C1的集電極電流，將有非常小的集電極 - 發(fā)射極電壓（V CECE1）。因此，在這種情況下，通過(guò)晶體管的電流與負(fù)載電流一樣高，但晶體管兩端的電壓（V CE CE1）非常低，因此晶體管中的功率損耗可以忽略不計(jì)。

晶體管表現(xiàn)為ON開(kāi)關(guān)。因此，對(duì)于使用晶體管作為開(kāi)關(guān)，我們應(yīng)該確保所施加的基極電流必須足夠高以使晶體管保持在飽和區(qū)域，以獲得集電極電流。

因此，從上面的解釋?zhuān)覀兛梢缘贸鼋Y(jié)論，雙極結(jié)型晶體管僅在其特性的截止和飽和區(qū)域工作時(shí)才表現(xiàn)為開(kāi)關(guān)。在切換應(yīng)用中，避免了有源區(qū)域或有源區(qū)域的特性。正如我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)的，晶體管開(kāi)關(guān)的功率損耗非常低，但不是零。因此，它不是一個(gè)理想的開(kāi)關(guān)，但可以作為特定應(yīng)用的開(kāi)關(guān)。

我們都知道一臺(tái)計(jì)算機(jī)的核心就是處理器（CPU），它的職責(zé)就是運(yùn)算，而CPU是一塊超大規(guī)模的集成電路，所以我們要想弄清楚計(jì)算機(jī)的運(yùn)算機(jī)制就要了解集成電路是如何具有運(yùn)算能力的，而集成電路是由大量晶體管等電子元器件封裝而成的，所以探究計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力就可以從晶體管的功能入手。

眾所周知，CPU的價(jià)格非常昂貴也就是因?yàn)槔锩娴木w管很多，一個(gè)晶體管的改進(jìn)至少需要上一個(gè)晶體管三年的銷(xiāo)售成本，所以在7nm晶體管研發(fā)出來(lái)之后需要資金進(jìn)行研發(fā)，在晶體管當(dāng)中圓晶太大發(fā)熱量也就很大，耗電自然也會(huì)非常高，所以晶體管工藝的提高能夠大大的降低發(fā)熱量和耗電量。當(dāng)然說(shuō)到這里可能大家就非常清楚為什么不繼續(xù)研究5NM的晶體管了，當(dāng)然5nm的晶體管相對(duì)于7NM的晶體管不僅僅是長(zhǎng)度場(chǎng)的差距，更大的差距則是在工藝和定律上的差距。

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