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三极管在不同电子元器件是如何工作的?一文全读懂!

发布时间: 2022-01-29 12:35:43  来源:天博app 

  在电子设计电路中,我们经常会看到三极管的出现。三极管是经常应用的一个电子元器件,在模拟电路中经常利用其工作在线性区来做信号处理电流放大等,在数字电路中又会利用其工作在饱和区截止区来作为开关控制。作为开关使用,除了在数字电路中应用以外,还多用于电力电子中用作功率处理,常见有开关电源、逆变器等。然而我们很多工程师对三极管的理解不是那么到位,所以本文就简述一下三极管作为开关使用的工作原理。

  三极管有三个工作状态;截止、放大、饱和;放大状态很有学问也很复杂,多用于集成芯片,比如运放,现在不讨论;其实对信号的放大我们通常用运放处理。三极管更多的是当作一个开关管来使用,且只有截止、饱和两个状态;截止状态看作是“关”,饱和状态看作是“开”;Ib≥1mA时,完全可以保证三极管工作在饱和状态,对于小功率的三极管此时Ic为几十到几百mA,驱动继电器、蜂鸣器等功率器件绰绰有余。

  1、把三极管箭头理解成一个开关,如下图为NPN型三极管,按下开关S1,约1mA的Ib流过箭头,箭尾比箭头电压高0.6V~0.7V(钳位电压),三极管工作在饱和状态,c极到e极完全导通,c极电平接近0V(GND);负载RL两端压降接近5V;Ib与Ic电流都流入e极,根据电流方向,e极为低电平,应接地,c极接负载和电源。

  2、如下图为PNP型三极管,按下开关S2,约1mA的Ib流过箭头,箭尾比箭头电压高0.6V~0.7V(钳位电压),三极管工作在饱和状态,e极到c极完全导通,c极电平接近5V;负载RL两端压降接近5V;Ib与Ic电流都流出e极,根据电流方向,e极为高电平,应接电源,c极接负载和地。

  3、如下图,对于NPN三极管,更应该在b极加一个下拉电阻(2~10k),一是为了保证b、e极间电容加速放电,加快三极管截止;二是为了保证给三极管b极一个已知逻辑状态,防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。

  5、如下图,对于感性负载,必须在负载两端并一个反向的续流二极管;三极管在关断时,线圈会自感产生很高的反向电动势,而续流二极管提供的续流通路,同时钳位反向电动势。防止击穿三极管;续流二极管的选型必须是快恢复二极管或肖特基二极管,两者响应速度快。

  6、如下图,对于某些控制信号为低电平时,可能并不是线V以内,为保证三极管完全截止,不得不在三极管b极加一个反向稳压管或正向二极管,以提高三极管导通的阈值电压(或钳位电压);根据经验,推挽输出的数字信号不用加;OC输出、二极管输出以及延时控制有必要加;通常稳压管正常的工作电流≥1mA。

  要点:对于NPN三极管,在不考虑三极管的情况下,b极电阻与下拉电阻的分压必须大于0.7V(箭头两端压降),PNP同理;b极电流必须≥1mA可保证三极管处于饱和状态,此时Ic满足三极管最大的驱动能力。另外,对于三极管的放大倍数β,指的是输出电流的驱动能力放大了β,比如100倍,并不是把输出电流线倍;切记。