1 三极管的基本原理和实例说明-德赢Vwin官网 网

三极管的基本原理和实例说明

模拟技术

2430人已加入

描述

怎么设计三极管电路,使三极管的工作电流最大?三极管有三个工作区间:截止、放大和饱和,三极管达到饱和时工作电流是最大的,那么怎么设计使三极管工作在饱和区呢?

三极管的基本原理

为了让新手更了解三极管的用法,下面先简单介绍一下三极管的基本原理,三极管一共有三个引脚,也就是三极管的三个极:基极、集电极和发射极,三极管由两个PN结组成, 其组合不同而分为NPN和PNP两种类型,其构造及符号如下图所示。

三极管

三极管属于电流型控制元器件,也就是小电流控制大电流,其有三个工作区间:截止区、放大区和饱和区。截止区的条件(假设BE的压降为0.6V):Ube<0.6V(NPN),Ube>-0.6V(PNP),此时Ib=0,EC之间的内阻很大(相当于开路)。

放大区:Ube≈0.6V,Ib有电流,满足Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,也就是说Ib越大则Ic就越大,β为三极管的放大倍数,此时发射结正偏,集电结反偏。

饱和区:当基极电流继续增大而集电极电流不再增大时(趋于稳定),此时三极管达到饱和,饱和时三极管的集电结正偏,发射结正偏。

三极管

实例说明

(1)NPN三极管控制原理,原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50,最大Ic电流为500mA,BE的压降为0.6V(三极管选型时会有相应固定的参数)。

三极管

当基极输入电压Uin<0.6V时,基极-发射极(BE)的PN结处于截止状态,Ib无电流,所以三极管截止,CE之间的内阻很大,Ic几乎为零,可认为是开路状态,LED指示灯不亮。

当Uin>0.6V时,基极-发射极(BE)的PN结导通,PN结的压降为0.6V,此时基极有电流,根据欧姆定律:基极电流Ib=(Uin-0.6)/R1。若三极管处于放大区,满足公式Ic=βIb,已知三极管Ic最大电流为500mA,即饱和电流为500mA,由Ic=βIb,可得Ib=Ic/β,将Ic=500mA,β=50,代入可得Ib=Ic/β=10mA,也就是当基极电流Ib=10mA时,三极管处于饱和临界点状态。

由Ib=(Uin-0.6)/R1可知,改变输入电压和电阻R1的值可改变基极电流Ib,假如输入电压是固定值,可通过改变限流电阻R1的值使三极管工作在饱和区。比如,若输入电压为5V,怎么使三极管处于饱和区呢?Ib=(Uin-0.6)/R1得R1=(Uin-0.6)/Ib,先由三极管的最大Ic值和β系数推出三极管饱和时所需的控制电流Ib值(上文已求出三极管饱和时所需Ib=10mA),代入公式得R1=(5V-0.6V)/10mA=440Ω。也就是说R1>440Ω时,三极管工作于放大区,当R1≤440Ω时,三极管处于饱和区,饱和区时,R1的值最好在临界值附近,不要太小否则基极电流过大而烧毁三极管。

▲NPN三极管控制原理

(2)PNP三极管控制原理,原理图如下所示。假设该三极管的β系数为50,最大Ic电流为-500mA,EB的压降为0.6V(三极管选型时会有相应固定的参数)。

三极管

当输入电压Uin>4.4V时,基极无电流,三极管截止;

当输入电压Uin<4.4V时,发射结正偏导通,基极有电流,控制限流电阻R2的大小可改变基极电流,从而使三极管工作于放大区或饱和区。

计算方法:R2=5V-0.6V-Uin/Ib,而Ic=βIb即Ib=Ic/β,所以R2=(5V-0.6V-Uin)β/Ic,若要求输入电压为0V时三极管处于饱和状态,则R2=(5V-0.6V-0)*50/500mA=440Ω。

审核编辑:汤梓红

打开APP阅读更多精彩内容
声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表德赢Vwin官网 网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

×
20
完善资料,
赚取积分