电路设计入门-三极管

三极管是一种半导体器件，具有三个电极：发射极（E）、基极（B）和集电极（C）。它主要用于放大信号、开关控制等电子电路中。

类型

• NPN型：

  • 由两个N型半导体夹着一个P型半导体构成。
  • 基极的电压要比发射极的电压高0.7V才能触发

• PNP型：

  • 由两个P型半导体夹着一个N型半导体构成。
  • 发射极的电压要比基极的电压高0.7V才能触发

工作原理

三极管通过基极电流控制集电极和发射极之间的电流。基极电流的微小变化会引起集电极电流的较大变化，从而实现信号放大。

工作模式

• 放大模式：

  • 用于信号放大，基极电流控制集电极电流。
  • 0.3V < Vce < Vcc 或 Ib * 放大倍数 = Ic

• 饱和模式：

  • 集电极和发射极之间导通，常用于开关电路。
  • Vce <= 0.3V 或 Ib * 放大倍数 > Ic

• 截止模式：

  • 集电极和发射极之间关闭，无电流通过。
  • Vce = Vcc 或 Ib = 0

NPN型三极管电路图

假设上图的电机额定电流为500mA，三极管的放大倍数为50-300之间，这里取100。如何确定R4的值呢？

由Ib * 三极管放大倍数 > Ic可得，Ib > 500mA/100 = 5mA。而Vbe的压降为0.7V，所以加在R4两端的电压为4.3V = 5V - 0.7V。最后可得R4最大为4.3V/5mA=860欧姆。

PNP型三极管电路图

N型三极管控制负载的GND端，P型三极管控制负载的VCC端。因为如果使用N型三极管控制负载的VCC端，假设基极和电源的电压为5V，由于二极管的钳制功能，发射极的电压比基极的电压少0.7V。所以会造成集电极的电压为0.7V，高于正常饱和状态的0.3V，所以处于放大模式。流过电流过大，造成元器件发热。

NPN型三极管反向电路

当基极输入低电平的时候，三极管断开，输出端为高电平。反之为低电平。

下拉电阻

加了下拉电阻后，外部的静电干扰会从下拉电阻接地。不会在基极上建立起0.7V的压差。

上拉电阻

加入上拉电阻后，外部的静电干扰会与上拉电阻形成回路。不会在基极上建立起0.7V的压差。

三极管的耐压承受能力

Vcb击穿电压 > Vce击穿电压 > Vbe反向击穿电压