三極管的初步認(rèn)識(shí)，三極管的用法特點(diǎn)

三極管的初步認(rèn)識(shí)

三極管是一種很常用的控制和驅(qū)動(dòng)器件，也常用的三極管根據(jù)材料分有硅管和鍺管兩種。其原理相同，壓降略有不同，硅管用的較普遍，而鍺管應(yīng)用較少，本文用硅管的參數(shù)來(lái)進(jìn)行講解。三極管有 2 種類(lèi)型，分別是 PNP 型和 NPN 型。先來(lái)認(rèn)識(shí)一下，如圖 3-6。

圖 3-6三極管示意圖

三極管一共有 3 個(gè)極，從圖 3-6 來(lái)看，橫向左側(cè)的引腳叫做基極(base)，中間有一個(gè)箭頭，一頭連接基極，另外一頭連接的是發(fā)射極 e(emitter)，那剩下的一個(gè)引腳就是集電極 c(collector)了。這是必須要記住的內(nèi)容，后邊慢慢用的多了，多次以后就會(huì)深入腦海了。

三極管的原理：

三極管有截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)。放大狀態(tài)主要應(yīng)用于模擬[color=rgb(68, 68, 68) !important]電路中，且用法和計(jì)算方法也比較復(fù)雜，我們暫時(shí)用不到。而數(shù)字電路主要使用的是三極管的開(kāi)關(guān)特性，只用到了截止與飽和兩種狀態(tài)，所以我們也只來(lái)講解這兩種用法。三極管的類(lèi)型和用法我給大家總結(jié)了一句口訣，大家要把這句口訣記牢了：箭頭朝內(nèi) PNP，導(dǎo)通電壓順箭頭過(guò)，電壓導(dǎo)通，電流控制。

下面我們來(lái)解析口訣。大家可以看圖 3-6，三極管有 2 種類(lèi)型，箭頭朝內(nèi)就是PNP，那箭頭朝外的自然就是 NPN 了，在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)實(shí)際電路的需求來(lái)選擇到底用哪種類(lèi)型，大家多用幾次也就會(huì)了，很簡(jiǎn)單。

三極管的用法特點(diǎn)：

關(guān)鍵點(diǎn)在于 b 極（基極）和 e 級(jí)（發(fā)射極）之間的電壓情況，對(duì)于PNP 而言，e 極電壓只要高于 b 級(jí) 0.7V 以上，這個(gè)三極管 e 級(jí)和 c 級(jí)之間就可以順利導(dǎo)通。也就是說(shuō)，控制端在 b 和 e 之間，被控制端是 e 和 c 之間。同理，NPN 型三極管的導(dǎo)通電壓是 b 極比 e 極高 0.7V，總之是箭頭的始端比末端高 0.7V 就可以導(dǎo)通三極管的 e 極和 c 極。這就是關(guān)于“導(dǎo)通電壓順箭頭過(guò)，電壓導(dǎo)通”的解釋?zhuān)覀儊?lái)看圖 3-7。

圖 3-7三極管的用法

以圖 3-7 為例：三極管基極通過(guò)一個(gè) 10K 的電阻接到了[color=rgb(68, 68, 68) !important]單片機(jī)的一個(gè) IO口上，假定是 P1.0，發(fā)射極直接接到 5V 的[color=rgb(68, 68, 68) !important]電源上，集電極接了一個(gè) LED 小燈，并且串聯(lián)了一個(gè) 1K 的限流電阻最終接到了電源負(fù)極 GND 上。

如果 P1.0 由我們的程序給一個(gè)高電平 1，那么基極 b 和發(fā)射極 e 都是 5V，也就是說(shuō) e到 b 不會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 0.7V 的壓降，這個(gè)時(shí)候，發(fā)射極和集電極也就不會(huì)導(dǎo)通，那么豎著看這個(gè)電路在三極管處是斷開(kāi)的，沒(méi)有電流通過(guò)，LED2 小燈也就不會(huì)亮。如果程序給 P1.0 一個(gè)低電平 0，這時(shí) e 極還是 5V，于是 e 和 b 之間產(chǎn)生了壓差，三極管 e 和 b 之間也就導(dǎo)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(huì)在電阻 R47 上。這個(gè)時(shí)候，e 和 c 之間也會(huì)導(dǎo)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(jì)。那么在 R41 上就會(huì)有大概 3V 的壓降，可以計(jì)算出來(lái)，這條支路的電流大概是 3mA，可以成功點(diǎn)亮 LED。

電流控制：

三極管有截止，放大，飽和三個(gè)狀態(tài)，截止就不用說(shuō)了，只要 e 和 b 之間不導(dǎo)通即可。我們要讓這個(gè)三極管處于飽和狀態(tài)，就是我們所謂的開(kāi)關(guān)特性，必須要滿(mǎn)足一個(gè)條件。三極管都有一個(gè)放大倍數(shù)β，要想處于飽和狀態(tài)，b 極電流就必須大于 e 和 c 之間電流值除以β。這個(gè)β，對(duì)于常用的三極管大概可以認(rèn)為是 100。那么上邊的 R47 的阻值我們必須要來(lái)計(jì)算一下了。

e 和 c 之間的電流是 3mA，那么 b 極電流最小就是 3mA 除以 100 等于30uA，大概有 4.3V 電壓會(huì)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(gè)值小就可以，當(dāng)然也不能太小，太小會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)的 IO 口電流過(guò)大燒壞三極管或者單片機(jī)，STC89C52 的 IO 口輸入電流最大理論值是 25mA，我推薦不要超過(guò) 6mA，我們用電壓和電流算一下，就可以算出來(lái)最小電阻值，我們圖 3-7 取的是經(jīng)驗(yàn)值。

圖騰柱

就是上下各一個(gè)三極管，上管為NPN，c極(集電極)接正電源，下管為PNP，c極(集電極)接地。兩個(gè)b極(基極)接一起，接輸入，上管和下管的e極(發(fā)射極)接到一起，接輸出，像一個(gè)“圖騰柱”。用同一信號(hào)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)b極。驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高時(shí)，NPN導(dǎo)通；信號(hào)為低時(shí)，PNP導(dǎo)通。利用兩個(gè)晶體管構(gòu)成推挽輸出。 用來(lái)匹配電壓，或者提高IO口的驅(qū)動(dòng)能力"圖騰柱電路,就是既有上拉器件,又有下拉器件,上下拉器件分時(shí)導(dǎo)通.多數(shù)數(shù)字電路輸出是這種電路.在開(kāi)關(guān)電源中一般不這樣稱(chēng)呼,而是叫做半橋電路.在音頻放大器中則稱(chēng)串聯(lián)推挽電路.

圖騰柱一般選用參數(shù)相近的對(duì)管，比如S8050/8550、MP2907/2222等，主要考慮ICM、特征頻率fT等參數(shù)。

RG可以不要，RB必須加上。如果沒(méi)有RB，相當(dāng)于IC輸出高電平的時(shí)候，被三級(jí)管鉗壓在0.7V左右，IC的功耗很大，會(huì)燒掉的。圖騰柱式的驅(qū)動(dòng)方式，一方面增加了驅(qū)動(dòng)能力，另一方面，當(dāng)PWM的輸出端為低的時(shí)候，下管為MOS的結(jié)電容提供放電回路。圖騰柱式的驅(qū)動(dòng)方式，一方面增加了驅(qū)動(dòng)能力，另一方面，當(dāng)PWM的輸出端為低的時(shí)候，下管為MOS的結(jié)電容提供放電回路。