如何使用三極管做電子開(kāi)關(guān)（原理/狀態(tài)）

三極管的發(fā)明使人類真正進(jìn)入了半導(dǎo)體時(shí)代，今天我們就來(lái)講一講如何在電子設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)用三極管。

相信大家都學(xué)過(guò)這個(gè)小玩意兒，三極管原理我想大家都知道，但是用三極管做過(guò)項(xiàng)目的同學(xué)就不多了，更多的小伙伴是學(xué)完之后就不管了，甚至連三極管的真身都沒(méi)有見(jiàn)過(guò)。

現(xiàn)在給大家展示如何使用三極管做電子開(kāi)關(guān)。比如用三極管去控制一個(gè)電機(jī)、小燈或者小喇叭等等。

原理簡(jiǎn)述

三極管是如何工作的呢？

原理很簡(jiǎn)單，通過(guò)給B極施加電流，來(lái)控制流過(guò)C、E極間的電流。

下面通過(guò)三極管的兩個(gè)狀態(tài)來(lái)簡(jiǎn)述三極管的工作原理。

為了讓大家更便于理解，這里我們對(duì)三極管的型號(hào)不做要求，更多的是講述它的根本原理，而不是把時(shí)間在細(xì)枝末節(jié)上。

三極管一共有三個(gè)狀態(tài)，分別是截止?fàn)顟B(tài)、飽和狀態(tài)和放大狀態(tài)。

今天先講一下三極管的截止和飽和狀態(tài)，先不講放大狀態(tài)，我怕講多了，你們看到一半不耐煩，然后我文章的閱讀完成率會(huì)很低，這樣還會(huì)影響最終的閱讀量的不是，沒(méi)有閱讀量的話，我這也是拿不到頭條的收益的，所以大家要多花點(diǎn)時(shí)間讀完，這樣今晚的雞腿就有著落了^_^。

要知道三極管這點(diǎn)東西在課本上那是要講幾十頁(yè)的，所以我這里就只講述核心思想。

截止?fàn)顟B(tài)

如下圖所示，我們給三極管串聯(lián)了一個(gè)100Ω的電阻，然后給它加上12V的電壓，這時(shí)候這個(gè)三極管就處于截止?fàn)顟B(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)C、E極之間是斷開(kāi)的，沒(méi)有電流流過(guò)（其實(shí)此時(shí)也會(huì)有電流，只不過(guò)很小，小到可以忽略不計(jì)），造成這種情況的原因是B極是斷開(kāi)的，沒(méi)有把這個(gè)三極管激活，它就會(huì)呈現(xiàn)這種截止?fàn)顟B(tài)。

簡(jiǎn)單吧，截止?fàn)顟B(tài)我們就講完了。

然后再稍微延伸一點(diǎn)，如果此時(shí)繼續(xù)把12V增大呢？

比如說(shuō)增大到100V或者1000V？

這時(shí)候三極管會(huì)被擊穿，會(huì)造成永久性的損壞，三極管也是有耐壓的，所以在使用三極管的時(shí)候一定要清楚它的參數(shù)。

飽和狀態(tài)

大家知道飽和是什么意思嗎？

學(xué)過(guò)化學(xué)的應(yīng)該都知道，最具代表性的就是鹽溶于水了，所謂飽和就是一直往水里加鹽，一直加到鹽不溶于水為止，我們稱此時(shí)的狀態(tài)為飽和狀態(tài)。

三極管這個(gè)飽和狀態(tài)與鹽溶于水道理是一樣的。

下面來(lái)看看三極管是如何飽和的。

飽和狀態(tài)下，B極是有電流通過(guò)的。

現(xiàn)在，我們給B極通電，把它接在12V的電源上，中間串聯(lián)一個(gè)三極管來(lái)限流。

最開(kāi)始，我們讓R2趨近于無(wú)窮大，這時(shí)候流過(guò)三極管B、E間的電流幾乎為0，此時(shí)三極管CE極電壓為12V，CE極之間沒(méi)有電流流過(guò)，此時(shí)三極管還是截止?fàn)顟B(tài)。

接下來(lái)，我們開(kāi)始減小R2的阻值，這時(shí)候流過(guò)B、E間的電流會(huì)開(kāi)始增加，三極管這時(shí)就會(huì)被喚醒，CE極就會(huì)有電流流過(guò)，CE極電壓這時(shí)候也就不是12V了，它的電壓會(huì)隨著流過(guò)BE之間的電流增大而減小，CE極電壓越小，流過(guò)CE極的電流越大，為什么呢？

因?yàn)镽1和三極管是串聯(lián)，流過(guò)它們的電流肯定是一樣的，根據(jù)歐姆定律，我們可以計(jì)算出流過(guò)R1的電流。

計(jì)算方法：

電流 i=（12V-CE極之間的電壓）100

由此我們可以看出要使電流i增大的方法只有一個(gè)，那就是減小CE極之間的電壓。

怎么減小CE極之間的電壓呢？

上面剛說(shuō)了，增大BE之間的電流，而增大三極管BE極之間的方法是減小R2的阻值。

我們繼續(xù)讓BE極間的電流增大，此時(shí)三極管CE極之間的電壓繼續(xù)減小，這個(gè)CE極之間的電壓也不會(huì)一直隨著B(niǎo)E電流增大（只需要很小的電流就可以，一般幾毫安）而無(wú)限減小，等它減小到0.2V之后，后面即使你再增大BE電流，這個(gè)0.2V也基本上不會(huì)再減小了，我們就稱0.2V是它的飽和值。

飽和值的意義

當(dāng)CE極電壓達(dá)到飽和值（0.2V）時(shí)，這個(gè)電路能獲得最大的輸出電流。

看公式就知道了

i=（12V-CE極之間的電壓）100

此時(shí)三極管的分壓在這里都快可以忽略不計(jì)了，因?yàn)樗姆謮禾×耍?9%的電壓都會(huì)施加在我們需要的負(fù)載上，三極管這時(shí)候承擔(dān)的是電子開(kāi)關(guān)的作用。

當(dāng)B極沒(méi)有電流時(shí)，三極管等于是斷路，此時(shí)沒(méi)有電流可以流過(guò)負(fù)載。

當(dāng)B極有電流通過(guò)時(shí)（根據(jù)飽和狀態(tài)計(jì)算得來(lái)的），我們可以把三極管看做是短路，因?yàn)轱柡碗妷阂话憧梢院雎?，這時(shí)候可以看做是電源電壓直接施加給了負(fù)載，三極管在這里僅僅充當(dāng)電子開(kāi)關(guān)的作用。

飽和曲線

下圖是流過(guò)CE極電流與BE極之間的關(guān)系，流過(guò)CE極的電流會(huì)隨著B(niǎo)E間的電流增大而增大，在達(dá)到飽和值之后，無(wú)論我們?cè)僭趺丛黾覤E間電流、CE間電流都不怎么會(huì)變化了（變化微乎其微），且CE間電流不會(huì)超過(guò)120ma，你知道為什么嗎？歡迎在下方留言，正確答案筆者都會(huì)給點(diǎn)贊！

應(yīng)用場(chǎng)景

三極管的截止?fàn)顟B(tài)和飽和狀態(tài)一般在電路中充當(dāng)電子開(kāi)關(guān)的作用。

截止?fàn)顟B(tài)對(duì)應(yīng)的是負(fù)載的關(guān)，而飽和狀態(tài)對(duì)應(yīng)的負(fù)載的開(kāi)！

編輯：黃飛

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