一，概述

利用一个电容，就可以让作为开关使用的三极管加速导通、加速关闭。这个看似不起眼、成本只有几毛钱的电容，为什么会有这样的本事？今天我们就从三极管导通过程中的四个细微时间参数出发，来聊聊三极管RC加速电路。所谓RC加速电路，就是在三极管的基极限流电阻两端并联一只加速电容。

在三极管作为开关使用时，它的开通和关断并不是瞬间完成的，而是包含四个关键时间过程：延迟时间 td、上升时间 tr、存储时间 ts、下降时间 tf。其中，存储时间 ts 通常最长，也是饱和型三极管关断速度慢的根本原因。因为三极管进入饱和后，基区会存储大量多余少数载流子，关断时必须先把这些电荷抽走，管子才能退出饱和并截止。RC加速电容的作用，正是从这几个时间入手，缩短开关过程，改善脉冲边沿。

从电路结构上看，NPN开关三极管的基极接有限流电阻R1，在R1两端并联一只电容C，这就是加速电容。输入端加脉冲信号ui，集电极接负载电阻R2和电源VCC。它的核心原理其实只有一句话：电容电压不能突变。稳态时，电容相当于开路，不影响电路的直流工作点；只有在输入信号边沿跳变的瞬间，电容才会表现出瞬时短路或电压保持的特性，从而起到加速作用。

在导通过程中，当输入信号ui从0V跳变到高电平时，例如从0V跳到5V，电容C两端电压不能突变，瞬间近似短路，相当于把基极限流电阻R1旁路掉。于是高电平几乎直接加到三极管基极，产生很大的瞬时基极电流尖峰。这个尖峰电流可以快速给B-E结寄生电容充电，并在基区快速建立载流子，从而缩短延迟时间td和上升时间tr，使三极管迅速进入饱和导通状态。随着电容逐渐充电，电容两端电压慢慢建立，充电完成后电容相当于开路，稳态基极电流又只由R1决定，即IB=(VIH-VBE)/R1，继续维持三极管饱和，直流工作点并没有改变。

关断过程更加重要。导通稳态时，电容左正右负，两端电压大约为VIH-VBE，例如4.3V。当输入信号瞬间降到0V时，电容电压不能突变，电容右端也就是基极电位会被瞬间拉到负压，约为-4.3V。这个反向电压会在基极形成很大的反向抽取电流，快速抽走基区中饱和存储的多余少数载流子，从而极大压缩最耗时的存储时间ts，同时减小下降时间tf，使三极管快速退出饱和并截止。之后电容慢慢放电，基极电位逐渐回到0V，稳态时三极管保持截止。

因此可以简单记忆为：上升沿时，电容给基极一个正向大电流，让三极管快速开通；下降沿时，电容在基极产生反向抽取电流，快速抽走基区存储电荷，让三极管快速关断。稳态时电容开路，不影响静态工作点。

这个电路的优点很突出。首先，电路简单，成本极低，只需要增加一只电容；其次，它不改变直流静态工作点，稳态时电容开路，饱和基极电流不变；第三，它能同时加速开通和加速关断，尤其能显著缩短存储时间ts，改善脉冲边沿；第四，它适合中低速脉冲开关电路，一般在几十kHz以内效果较好。

当然，它也有缺点。输入边沿瞬间会产生很大的尖峰电流，对驱动源，比如单片机IO口，冲击较大，有可能超出端口的灌电流或拉电流能力。关断瞬间基极会出现负压，如果负压过高，可能击穿发射结，因此工程上常在B-E之间并联二极管做负压钳位。电容取值也要严格匹配：电容太大，充放电时间变长，脉冲频率高时电容来不及放电，加速效果会失效，甚至使基极持续负压；电容太小，加速效果又很微弱。高频MHz级别下，这种电路效果有限，高频大功率BJT一般会采用Baker钳位或推挽驱动，而不是简单的RC加速。此外，输入信号跳变时还会引入高频尖峰，可能带来电磁干扰。

R1：基极限流电阻，限制基极电流，防止三极管过饱和或损坏。

C：加速电容，与 R1 并联。

R2：集电极负载电阻。

ui：输入脉冲信号（ 0- VCC 电平）。

uo：集电极输出，与 ui 反相。

加速电容 C 的作用

电容两端电压不能突变，因此 ui 跳变瞬间，C 相当于短路，把 R1 暂时旁路，提供很大的瞬时基极电流或反向抽取电流。

导通瞬间ui 由低→高

C 电压为 0，瞬间相当于短路，基极获得很大的正向尖峰电流。

加快发射结充电，三极管迅速进入饱和，缩短开启时间。

截止瞬间ui 由高→低

C 上原先充有电压左正右负，约等于高电平与 VBE 之差。

ui 跳低瞬间，C 左端电位骤降，右端基极被拉低甚至为负。

形成反向基极电流，快速抽走基区存储电荷，缩短存储时间，使三极管迅速截止。

加速电容在上升沿和下降沿都提供尖峰基极电流，加快开通与关断，但不影响稳态基极电流稳态时 C 相当于开路，基极电流仍由 R1 决定。

二，实际仿真电路

三、此电路优点

电路简单，成本极低

只需在基极限流电阻两端并联一只电容，不增加其他有源器件，改动小、实现方便。

不改变直流静态工作点

稳态时电容相当于开路，基极偏置电流仍由原限流电阻决定，饱和基极电流不变，因此不会影响电路原有的直流工作状态。

同时加速开通与关断

上升沿提供瞬时大正向基极电流，加速导通；下降沿产生反向抽取电流，加速截止。尤其能显著缩短最耗时的存储时间 ts，明显改善脉冲边沿。

适合中低速脉冲开关电路

在几十 kHz 以内的脉冲开关场合效果较好，是性价比较高的加速方案。

四、此电路缺点

边沿瞬间尖峰电流大

输入跳变瞬间，电容近似短路，会产生很大的瞬时基极电流，对驱动源（如单片机 IO）冲击较大，可能超出端口的灌电流或拉电流能力。

关断瞬间基极出现负压

关断时电容电压不能突变，会把基极电位瞬间拉低，形成负压。负压过高可能击穿发射结，工程上常在 B-E 之间并联二极管做负压钳位。

电容取值要求严格

电容太大：充放电时间变长，高频时来不及放电，加速失效，甚至基极持续负压；

电容太小：加速效果微弱，起不到明显作用。

高频下效果有限

MHz 级别的高频场合，RC 加速效果有限。高频大功率 BJT 一般改用 Baker 钳位、推挽驱动等方式，而不是简单的 RC 加速。

可能引入电磁干扰

输入信号跳变时，电容充放电会带来高频尖峰，可能形成电磁干扰，影响周边电路。