用作电子开关的三极管和MOS管

三极管用作开关管

因为NPN型的三极管在共发射极电路中使用时，其C极要求接的是电源的正端，E极要求接的是电源的负端，B极要求在正向偏压时管子才工作，所以在PC电源中，开关电路都是以NPN型三极管的共发射极电路出现的，因之开关管都选用NPN型的三极管，正好能满足电路的供电要求和工作特性：

我们先看下面这个简单的电路例子，右面的电路部分等效于左面的电路部分：

当图中的NPN型三极管Q，由于B极接到指令而工作在饱和导通状态时，C极与E极完全导通，近似直通线路，三极管Q的C极与E极就相当于一个机械开关K合上了，+300V的电压经过变压器T的初级绕组N1，三极管Q的C极和E极后回到300V的负端即地端，构成一个回路，就相当于直接给变压器的初级绕组N1两端加了一个300V的电压，那么变压器的初级绕组N1中就有电流流过，变压器就能工作;而当三极管Q截止时，就相当于这个机械开关K断开，很简单，变压器的初级绕组N1中就没有电流流过了，变压器也就不能工作。

当该三极管Q交替工作在饱和导通或者截止状态时，而其导通或者截止的工作频率是很高的，那么通过变压器的初级绕组N1中的300V直流电压就变成了脉动的交变电压，前面说过，变压器的绕组必须在有变化的磁通中，才会有感应电压的产生，那么在本电路中，变压器的次级绕组就会有感应的交流电压产生，而单独给变压器的初级绕组加个300V直流电压，变压器是不能产生感应电压的，这也是开关电路能把直流逆变为交流的原因所在。

在这里，当开关管Q交替工作在饱和导通或者截止状态时，就相当于机械开关K处在“开”通(合上)或者“关”断(断开)状态，把这个工作在“开”，“关”状态的三极管Q就叫做开关管。开关管本身就是三极管，工作方式只有两种，完全导通状态或者完全截止状态，实际上从截止状态到导通状态要快速的跃过放大区的，讨论开关电路可以忽略不计。

从上面可以看出，用三极管做开关管有以下几个优点：

(1)：开通或者关断的工作频率很高，普通的机械开关是做不到的。

(2)：开关管在开通，关断过程中无触点，无火花，寿命长，故又称为电子开关。

(3)：开关管的导通或者截止是要受其基极B的命令的，因之可以利用B极的小电压和小电流信号，去控制集电极的高电压和大电流，容易实现自动化控制。

在电子稳压电路中，三极管因为工作在开关状态而被称为开关管，这种以开关管为主做成的稳压电路称为开关电路，利用开关电路做成的电压转换电源器称为开关电源。

在PC电源中，常常接触到的开关管多是功率型的NPN型三极管，功率型的开关管封装型式多是TO-220 和TO-3及以上，型号有J5027，J13007，J13009……一般面对商标字正面，引脚朝下，从左到右各电极依次是B极，C极，E极，且中间的C极和管子的本体散热片是相连的，C极也是正电压端，而开关管外加散热片都要求接地的，因之在管子与外散热片之间加有绝缘片和绝缘胶粒，维修中应注意这一点，全塑料封装的开关管不存在这一点。

小功率的三极管以C3203，C3198，A733，A928为常见的型号，脚位排列，面对商标字正面，引脚朝下，一般从左到右各电极依次是E极，C极，B极，实际中应根据不同的型号做具体的脚位判断。贴片式的三极管以1P( MMBT2222，NPN型)，2F( MMBT2907， PNP型)为常见的型号，其脚位排列一般是：面对有字的一面，左下脚为B极，右下脚为E极，上面单独的一脚为C极，这几种小功率的三极管可用在小电压，小电流场合做开关管，比如控制VCC电压的通断，控制驱动信号的有无，控制风扇电压的高低等。

开关管损坏后，多表现为C-E极之间击穿，严重的，管脚打火烧断或是管壳炸裂，有些管子是因为与散热片之间的绝缘材料破损，而引起打火，烧毁保险丝。对于损坏的开关管，应查明损坏原因后方可更换同规格的正品管子。

MOS管做开关管

三极管是用电流型控制的半导体器件，而场效应管则是用电压型控制的一种半导体器件，MOS管是场效应管的一种，它分为P沟道和N沟道型，也是三个引脚，控制栅极G ，漏极D和源极S，可以这样理解，MOS管的G极相当于三极管的B极，其D极相当于三极管的C极，S极相当于三极管的E极，其实物和电路符号表示如下图：

在PC电源适配器、手机电源适配器中，常用N沟道的MOS管做为开关管使用。如下图，大概可以看出，MOS管在做开关管时，和NPN 型三极管在做开关管时的用法基本相似，参照前面三极管部分的内容，只是MOS管在应用时，要在其源极S与地之间串一个阻值很小的电流检测电阻，称为Sense电阻，这一点很重要。

MOS管由于导通后，其D-S之间的压降，比三极管的C-E之间的压降小，阻值低，管子损耗小等优点，常常用在PC电源的有源PFC电路中做开关管，称为PFC开关管，在正激式电源中，主开关管也多采用的是MOS管。

MOS管封装型式多是TO-220，TO-247 和TO-3的，型号有7N80，9N90，K2837等等，一般面对商标字正面，引脚朝下，从左到右各电极依次是G极 ，D极， S极，且中间的D极和管子的本体散热片是相连的，D极也是正电压端，而MOS管的外加散热片都要求接地，因之在管子与外散热片之间加有绝缘片和绝缘胶粒，维修中应注意这一点，全塑料封装的MOS管不存在这一点，贴片式的MOS管，对于PC电源中用到的，多数引脚排列是，面对有字的这一面，左下脚为G极，右下脚为S极，上面单独的一脚为D极。

对于PC电源中用到的MOS管，其损坏的判断，可用数字万用表的二极管档测量，一般良品管子，其S极对D极，应为PN结的压降值，即红表笔接S极，黑表笔接D极，有0.5V左右的压降，其它各极间都没有压降值的，刚通电工作过了的MOS管，其S极与D极之间的阻值很低，近似于短路状态，要等一会儿恢复后再测试，才会是正常的，这是MOS管的特点，维修中应注意，MOS开关管的损坏，与三极管做开关管时的损坏现象很相似，多为D极到S极之间击穿，其它各引脚也有击穿的，对于损坏的管子，应查明损坏原因后方可更换同规格的正品管子。更换新品时尽量不要用手去触摸管子的各个引脚，以免静电损伤，焊接时也应先焊S极，因为S 极在电路上是接地的，以防电路中有储存的电荷损伤MOS管。

审核编辑：汤梓红