[摘抄]PNP與NPN三極管開關特性


三極管的作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,也用作無觸點開關。三極管有截止、放大、飽和三種工作狀態。放大狀態主要應用於模擬電路,對電流信號進行放大;數字電路主要使用三極管的開關特性,只用到截止和飽和狀態。

此處主要講它的開關特性:

NPN與PNP示意圖

基極 b(base),發射極 e(emitter),集電極 c(collector)。

參考網上看到的一句口訣:箭頭朝內PNP,箭頭朝外NPN,導通電壓順箭頭過,電壓導通,電流控制;

對於三極管的開關特性分析,主要是看基極與發射極之間的電壓情況。對PNP,只要e極電壓比b高0.7V以上,e、c之間就可以導通;同樣對NPN,只要b極電壓比e高0.7V以上,e、c之間就可以導通。

總之是箭頭的始端比末端高 0.7V 就可以導通三極管的 e 極和 c 極。

所以,NPN型三極管,b作為控制端,高電平導通,低電平關斷;PNP型三極管,高電平關斷,低電平導通。

以NPN型三極管為例,如果處於截止狀態,則三極管關斷,be電壓(發射結正向偏置)小於開啟電壓,ce電壓大於be電壓;如果處於飽和狀態,則三極管導通,be電壓(發射結正向偏置)大於開啟電壓,ce電壓小於be電壓,一般be電壓為0.7V,ce電壓為0.3V。

 

三極管的用法舉例

PNP與NPN兩種三極管使用方法

我們以上圖為例介紹一下。三極管基極通過一個 10K 的電阻接到了單片機的一個 IO口上,假定是 P1.0,發射極直接接到 5V 的電源上,集電極接了一個 LED 小燈,並且串聯了一個 1K 的限流電阻最終接到了電源負極 GND 上。如果 P1.0 由我們的程序給一個高電平 1,那么基極 b 和發射極 e 都是 5V,也就是說 e到 b 不會產生一個 0.7V 的壓降,這個時候,發射極和集電極也就不會導通,那么豎着看這個電路在三極管處是斷開的,沒有電流通過,LED2 小燈也就不會亮。如果程序給 P1.0 一個低電平 0,這時 e 極還是 5V,於是 e 和 b 之間產生了壓差,三極管 e 和 b 之間也就導通了,三極管 e 和 b 之間大概有 0.7V 的壓降,那還有(5-0.7)V 的電壓會在電阻 R47 上。

這個時候,e 和 c 之間也會導通了,那么 LED 小燈本身有 2V 的壓降,三極管本身 e 和 c 之間大概有 0.2V的壓降,我們忽略不計。那么在 R41 上就會有大概 3V 的壓降,可以計算出來,這條支路的電流大概是 3mA,可以成功點亮 LED。最后一個概念,電流控制。前邊講過,三極管有截止,放大,飽和三個狀態

,截止就不用說了,只要 e 和 b 之間不導通即可。我們要讓這個三極管處於飽和狀態,就是我們所謂的開關特性,必須要滿足一個條件。三極管都有一個放大倍數β,要想處於飽和狀態,b 極電流就必須大於 e 和 c 之間電流值除以β。這個β,對於常用的三極管大概可以認為是 100。

那么上邊的 R47 的阻值我們必須要來計算一下了。剛才我們算過了,e 和 c 之間的電流是 3mA,那么 b 極電流最小就是 3mA 除以 100 等於30uA,大概有 4.3V 電壓會落在基極電阻上,那么基極電阻最大值就是 4.3V/30uA = 143K。電阻值只要比這個值小就可以,當然也不能太小,太小會導致單片機的 IO 口電流過大燒壞三極管或者單片機,STC89C52 的 IO 口輸入電流最大理論值是 25mA,我推薦不要超過 6mA,我們用電壓和電流算一下,就可以算出來最小電阻值,我們上圖取的是經驗值。

 

 

轉自:zhuanlan.zhihu.com/p/143366794,http://www.elecfans.com/yuanqijian/sanjiguang/201909051066013.html


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