三極管和場效應(yīng)管的基本原理及實例說明

三極管屬于電流型控制元器件，而場效應(yīng)管屬于電壓控制元器件，首先要熟悉三極管和場效應(yīng)管的基本原理，只有懂得其基本原理，才知道如何運用它。

1、三極管的基本原理及實例說明

三極管由兩個PN結(jié)組成，根據(jù)PN結(jié)的排列方式不同可分為NPN型和PNP型三極管，其結(jié)構(gòu)和符號如下圖所示。三極管有三個極分別為：基極B、集電極C和發(fā)射極E。

三極管有三個工作區(qū)間：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，其伏安曲線如下圖所示。

截止區(qū)：發(fā)射結(jié)兩端施加電壓不夠，發(fā)射結(jié)反偏，基極電流為零，集電極-發(fā)射極電流也為零，集電極和發(fā)射極之間內(nèi)阻很大，相當(dāng)于斷路狀態(tài)。

放大區(qū)：放大區(qū)發(fā)射結(jié)正偏，其電流放大關(guān)系滿足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β為三極管的放大倍數(shù)，該區(qū)域?qū)儆谌龢O管的線性區(qū)。

飽和區(qū)：當(dāng)集電極的電流達(dá)到最大時，三極管處于飽和狀態(tài)，也就是說基極電流繼續(xù)增大時，集電極電流不再增大而達(dá)到穩(wěn)定，集電極、發(fā)射極之間的內(nèi)阻最小，此區(qū)間發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)正偏。

實例說明：以NPN三極管為例(假設(shè)Ube=0.7V)

如下圖所示，使用NPN三極管控制LED燈，由于三極管屬于電流型控制元件，若基極輸入端為電壓，必須在基極上串聯(lián)限流電阻。因為基極與發(fā)射極之間為一個PN結(jié)(發(fā)射結(jié))，壓降為0.7V，因此只有輸入電壓Uin>0.7V時，該三極管

基極才有電流，三極管才導(dǎo)通。

(1)當(dāng)Uin<0.7V時，三極管截止，LED燈不亮;

(2)當(dāng)Uin>0.7V時，三極管CE之間才有電流，根據(jù)輸入電壓和電流電阻R1的大小可控制集電極的電流，從而控制負(fù)載的電流。其公式為：Ib=(Uin-0.7V)/R1，Ic=βIb，限流電阻的選擇也是非常重要的，不能隨便使用，需要根據(jù)實際情況計算。

假設(shè)VCC=12V，輸入電壓Uin=5V，該三極管的放大倍數(shù)β為50，最大集電極電流Ic=0.5A，若想要三極管工作在飽和區(qū)，則根據(jù)Ib=Ic/β=0.5A/50=0.01A=10mA，R1=(Uin-0.7V)/Ib=4.3V/10mA=430Ω，因此限流電阻R1必須選擇430Ω左右。

2、場效應(yīng)管的基本原理及實例說明

場效應(yīng)管是電壓型控制元件，場效應(yīng)管也分N溝道場效應(yīng)管和P溝道場效應(yīng)管，場效應(yīng)管也有三個極，分別為：柵極G、漏極D和源極S。

場效應(yīng)管也有三個工作區(qū)間：可變電阻區(qū)、飽和區(qū)(恒流區(qū))和截止區(qū)，對于場效應(yīng)管而言，柵極與源極之間的電壓Ugs必須滿足一定條件，管子才導(dǎo)通。

對于N溝道的場效應(yīng)管而言，Ugs≥Uth，對于P溝道的場效應(yīng)管而言，Ugs≤-Uth，Uth為場效應(yīng)管的開啟電壓。

實例說明：以N溝道的場效應(yīng)管為例(假設(shè)Uth=4V)

使用N溝道場效應(yīng)管控制12V的LED燈，由于場效應(yīng)管是電壓控制元件，輸入阻抗很大，幾乎不走電流，因此柵極上串聯(lián)電阻R1起保護(hù)作用。

(1)當(dāng)Uin<4V時，場效應(yīng)管截止，LED燈不亮;

(2)當(dāng)Uin>4V時，場效應(yīng)管才開始導(dǎo)通，但此時內(nèi)阻很大，LED燈的電流較小。假設(shè)該場效應(yīng)管的飽和驅(qū)動電壓為8V，則4V<8v時，場效應(yīng)管工作于可變電阻區(qū)(非飽和區(qū))，驅(qū)動電壓uin越大，其內(nèi)阻越小;當(dāng)uin≥8v時，場效應(yīng)管達(dá)到飽和狀態(tài)，此時場效應(yīng)管的內(nèi)阻很小，一般幾mω~幾十mω。>

<8v時，場效應(yīng)管工作于可變電阻區(qū)(非飽和區(qū))，驅(qū)動電壓uin越大，其內(nèi)阻越小;當(dāng)uin≥8v時，場效應(yīng)管達(dá)到飽和狀態(tài)，此時場效應(yīng)管的內(nèi)阻很小，一般幾mω~幾十mω。>

審核編輯：郭婷