三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管有截止、放大、饱和导通三个状态

三极管作为开关控制使用时需要工作在截止和饱和导通状态。通过控制三极管的基极电流Ib可以让三极管工作在截止和饱和导通状态。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管基极限流电阻计算方法

  • 以NPN三极管为例计算
  • Ic=β x Ib,假如三极管驱动负载的工作电流是100mA,三极管的放大倍数β=100,那么Ib=100mA/100=1mA,三极管的基极电流Ib至少要大于1mA
  • 三极管工作在饱和导通区时,Vbe=0.7V,Vce<=Vbe,假如三极管基极驱动电压是5V,那么Ib=(5V-0.7V)/R1
  • R1=(5V-0.7V)/Ib=4.3V/1mA=4.3K,为了保证三极管能够可靠的进入饱和导通区,我们一般把Ib电流设大一点,比如把基极电阻设计为2.2K。此时Ib=(5V-0.7V)/2.2K=1.95mA

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管的基极一般还会加入上拉或者下拉电阻

  • 使用NPN三极管做为开关驱动电路时,需要加入一个比较大的下拉电阻,在没有驱动信号输入时,把三极管的基极钳制为低电平,可以有效的避免三极管意外导通。
  • 使用PNP三极管做为开关驱动电路时,需要加入一个比较大的上拉电阻,在没有驱动信号输入时,把三极管的基极钳制为高电平,可以有效的避免三极管意外导通。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

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如何快速了解三极管的“分类”和“作用”?

三极管种类繁多,型号繁多,但是按照结构分类可以分为NPN三极管和PNP三极管。三极管是常用的电子元器件,使用广泛,按照其工作状态分类,其作用主要是线性放大作用和开关作用。

三极管的分类之一:NPN三极管

NPN三极管是三端元器件,有三个电极,分别是发射极、集电极和基极,分别用e,c,b来表示,信号三极管最常用的封装有TO-92和SOT-23等,NPN三极管的电路符号和常用封装的引脚图如下所示。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管的分类之二:PNP三极管

PNP三极管也是三端元器件,分为基极、发射极、集电极等三个电极,PNP和NPN的工作原理是一样的,但是发射极和集电极是存在极性的。PNP的电气符号和常用封装、引脚图如下所示。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管的作用之一:线性放大

三极管有三个工作状态,分别为截至状态、线性放大状态和饱和状态,三极管工作在线性状态时可以起到小电流控制大电流的目的,即所说的放大。这个时候,可以把三极管想象成为一个水龙头,通过调节阀门(基极电流)开度的大小就可以控制水流的大小。三极管工作在线性状态时有三种典型的电路:共发射极电路、共集电极电路和共基极电路。如下图所示。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管的作用之二:开关作用

三极管用作开关时,工作在截至和饱和状态,最典型的应用就是三极管驱动继电器电路,以PNP三极管驱动继电器为例,电路图如下所示。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

上图中基极电平为低时,三极管工作在饱和状态三极管CE极导通继电器工作;当基极为高电平时,三极管工作在截止状态,继电器不工作。

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NPN、PNP型三极管的工作原理是什么?

NPN、PNP三极管根据不同的工作区,可以用做电子开关、负载驱动及信号放大

三极管其实是由两个PN结组成的一个半导体器件,分为NPN型和PNP型,可以把微弱的信号放大。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管有基极(b)、集电极(c)、发射极(e)三个引脚;有截止区、放大区、饱和导通三个工作区

  • NPN型三极管由两块N型和一块P型半导体夹在一起组成
  • PNP型三极管由两块P型和一块N型半导体夹在一起组成
  • 让三极管工作在不同的工作区,有不同的作用

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

三极管的信号放大作用

让三极管工作在放大区,可以起到电流放大作用,以NPN为例,NPN进入放大区必须b-e的PN结处于正偏,b-c的PN结反偏,β是三极管的放大倍数。

  • Vb<Vc
  • Vb>Ve
  • Ic=β*Ib
  • Ie=Ib+Ic

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

微弱的信号输入,经过三极管放大,就可以得到幅度较大的信号了

三极管的开关作用

当两个PN结都正偏,并且Uce<=Ube时,三极管开始饱和导通,Ic=β*Ib,这时候用很少的Ib电流就可以控制负载需的Ic电流了。常用于控制LED、直流马达、蜂鸣器、继电器这些器件的工作。

三极管有几个工作状态?作为开关使用时,基极电阻该如何选取?

当两个PN结反偏时,三极管截止,就可以控制负载停止工作 了。

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