为什么晶体管不切换？

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我正在阅读教科书中的示例。对于上述电路，作者声称，当R3小于100欧姆时，Q3将不会切换。我不知道为什么的“原因”。但是我用LTSpice验证了作者是正确的。他只是不解释原因。

如果说Q2接通时R3接近于零，为什么Q3也不能接通？

transistors switches bjt

— 用户名
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您似乎在努力工作，正在研究和分析此示例。这没什么不对。在两次查看后才引起我的注意。祝您好运！

— Daniel Tork

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为了使Q3导通，其基极与发射极之间的压降必须约为0.6 V，这意味着必须在R3上施加相同的电压，这意味着流经R3的电流必须至少为I3 = 0.6V / R3 。

当较少的电流流过R3时，R3上的电压降小于Q3的最小电压降，并且Q3将保持关闭状态。

对于R3 = 100Ω，所需电流I3为6 mA。但是，在该电路中，流经R3和Q3的电流也受到R2的限制：6 mA的电流将导致R2上的压降为19.8 V，这在15 V电源下是不可能的。
当Q2饱和时，R2上可能出现的最大压降约为14 V，这导致最大可能电流约为14V /3.3kΩ= 4.2 mA。

— CL。
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“这意味着必须在R3上降低相同的电压”，为什么必须降低相同的电压？是因为基尔霍夫方程吗？

— user16307 2015年

顺便说一句，但是当R3太小时，电流会变大并产生一个0.7伏的电压以平衡发射极的基极电压。我很困惑..

— user16307 2015年

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@jjuserjr我认为粗略检查Q3是否应该导通的一种更简便的方法是，在R3〜0的情况下，Q3的发射极和基极具有相似的电压电平，但是由于它是pnp发射极应该位于低于其开始导电的电位。如果它们处于类似的电位，则第三季度将关闭。

— user13267

R3的两端与Q3的基极/发射极直接相连，因此这些点始终具有相同的电压。由于R2不允许，流过R3的电流不能变得更大。

— CL。

@ user13267当您写到“由于是pnp时，发射极的电位应低于基极才能开始传导。”，我认为您的意思是发射极的电位应高于基极。

— 迪帕克

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当足够大时，PNP晶体管导通。如果将得太小，则晶体管EB结两端的电压不足，无法导通。 $V_{EB}$ $R_3$

直观地，与两端的电压相同。由于和大致是一个分压器（基极电流很小），因此电压为如果则。显然，当分数太小时，晶体管无法导通。 $V_{EB}$ $R_3$ $R_2$ $R_3$ $Q_3$

V_{E B} \approx \frac{R_{3}}{R_{2} + R_{3}} \cdot 15 V \approx \frac{R_{3}}{R_{2}} \cdot 15 V

$V_{EB} \approx \frac{R_3}{R_2 + R_3} \cdot \text{15 V} \approx \frac{R_3}{R_2} \cdot \text{15 V}$

R_{3} << R_{2}

$R_3 << R_2$

R_{3} / R_{2}

$R_3 / R_2$

— 格雷格·德恩
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但是当R3太小时，电流会变大并产生一个0.7伏的电压以平衡发射极的基极电压。我糊涂了。

— user16307

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您应该阅读en.wikipedia.org/wiki/Voltage_divider以了解为什么电流增加不会导致电压增加。

— 2015年

不，我的意思是说pnp晶体管基本上应该调节其两端的压降，对吗？所以它应该调节它的阻力。为什么不能调节？如果它调节R3的电流，则无论它的大小如何，都应该增加。我也这么想。

— user16307

我们在这里谈论的是流经电阻（即R3）的电流，而不是流经晶体管的电流，后者（电流）仅负责导通晶体管。如果R3太低，则说明基极上没有足够的电压来导通晶体管。通过晶体管的电流由R2而非R3给出。

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关于格雷格的答案：在这里将R3 /（R2 + R3）近似为R3 / R2并不是很有用，特别是在设计该分频器以使Q3实际达到饱和时。

— Fizz

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由于您对Q3相对于R3的开启行为感到困惑，因此请考虑仅由基本电阻分压器（R3和R2）和Q3的基极-发射极结组成的等效电路：

我在这里将R3从0更改为1K。BE二极管的电压约为0.65V，相当于R3的150欧姆。这很容易验证为15V * 150 /（3300 + 150）= 0.65V。

由于流经导通的二极管的电流随其两端的电压呈指数变化（Shockley方程），并且由于此处的电流受R2限制，因此，一旦二极管导通，BE电压将大致保持恒定。一旦结点接通，Vbe实际上就会随着二极管电流的对数变化而变化，二极管电流具有一个上限（由R2施加）……也就是说，这个值并不大。请注意，V（BE）曲线（红色迹线）的匝数比I（BE）电流（洋红色）的匝数更陡。。。因为它与二极管电流具有对数关系。

在二极管导通之前，BE电压是R3的线性函数，因为它只是R2的电阻分压器。同样，即使在二极管导通之前，I（R2）也不会有很大变化，因为导通点仅在R3 = R2值的4.5％左右。但是在单独的I（R2）图[在下面的窗格中]，您可以看到在二极管的导通点之后，它“甚至更恒定”。因此，这验证了通常的假设，即BE接点实际上处于导通状态时，Vbe是恒定的（因此这里的I（R2）也是恒定的）。在此之前，如您所见，Vbe不受限制。当二极管关闭时，它仅取决于R3的值。

— 嘶嘶声
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考虑二极管两端的电压和流动的电流。以下是旧的锗二极管（1N34A）和硅二极管（1N914）的曲线：-

集中在硅二极管（1N914）上。两端电压为0.6伏时，电流约为0.6mA。现在将该电压降至0.4伏。电流降至10 uA，并且在其两端为0.2伏时，电流约为100 nA。

现在，BJT中的基极-发射极结是一个正向偏置二极管。正向偏置来自您施加在其上的电压，通常是通过偏置电阻器来实现的。在电路中，R2和电源电压定义了可以共同流入基极和R3的电流。

当R 2提供电流的像样的数目，大部分的其流通的基极发射极结，因为你在该二极管曲线的一部分，并且该二极管曲线的一部分具有动态电阻比R3小得多。随着基极-发射极电压的降低，其动态电阻变高，R3开始成为大部分来自R2的电流流向的“路径”。

动态电阻是施加的电压的微小变化除以电流的变化。您可以查看上面的二极管图并选择一些要点：-

在0.60伏时，电流可能为600 uA
在0.62伏时，电流约为1000 uA

动态电阻为20mV / 200uA = 100欧姆

在0.40伏时，电流约为10 uA
在0.42伏时，电流约为11 uA

动态电阻为20mV / 1uA = 20 kohms。

因此，当R3降低时，基极发射极结会变得更加占优势，结电流迅速下降。假设我们可以将晶体管的动作近似为具有电流增益的器件，则将R3降低至某一点以上意味着集电极电流会迅速下降，实际上，该晶体管被视为处于关断状态。

— 安迪（aka）
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晶体管需要约0.7v VBE才能开始导通。当您从那里获得模拟器的好处时，请尝试使用不同的R2 / R3值，并查看R3两端产生的电压以及晶体管是否导通。

至于为什么是0.7v，则需要半导体物理学！

— Neil_UK
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我以为我可以通过使用贵族的逻辑来理解不道德的行为。“如果超过此限制将打开”。等等

— user16307 2015年

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好吧，我认为已经给出了所有复杂的答案，但是要花我两美分：150欧姆以下的任何东西都会“短路”基极到发射极的结点

— 轰炸机8013
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