三極管工作狀態(tài)-三極管開(kāi)關(guān)電路工作原理-三極管開(kāi)關(guān)作用-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2019-06-06
三極管，全稱(chēng)應為半導體三極管，也稱(chēng)雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號，也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。
三極管是半導體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結，兩個(gè)PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發(fā)射區和集電區，排列方式有PNP和NPN兩種。
（一）截止狀態(tài)
當加在三極管發(fā)射結的電壓小于PN結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當于開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)狀態(tài)，我們稱(chēng)三極管處于截止狀態(tài)。
（二）放大狀態(tài)
當加在三極管發(fā)射結的電壓大于PN結的導通電壓，并處于某一恰當的值時(shí)，三極管的發(fā)射結正向偏置，集電結反向偏置，這時(shí)基極電流對集電極電流起著(zhù)控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數β=ΔIc/ΔIb，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。
（三）飽和導通
當加在三極管發(fā)射結的電壓大于PN結的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著(zhù)基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開(kāi)關(guān)的導通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱(chēng)之為飽和導通狀態(tài)。
下面是三極管開(kāi)關(guān)電路工作原理，圖一所示是NPN三極管的 共射極電路，圖二所示是它的特性曲線(xiàn)圖，圖中它有3 種工作區域：截止區(Cutoff Region)、線(xiàn)性區 (Active Region) 、飽和區(Saturation Region)。三極管是以B 極電流IB 作為輸入，操控整個(gè)三極管的工作狀態(tài)。
若三極管是在截止區，IB 趨近于0 (VBE 亦趨近于0)，C 極與E 極間約呈斷路狀態(tài)，IC=0，VCE=VCC。若三極管是在線(xiàn)性區，B-E 接面為順向偏壓，B-C 接面為逆向偏壓，IB 的值適中(VBE=0.7V)， IC=hFEIB呈比例放大，Vce=Vcc-RcIc=Vcc-Rc hFE IB可被IB操控。
若三極管在飽和區，IB很大，VBE=0.8V，VCE=0.2V，VBC=0.6V，B-C與B-E兩接面均為正向偏壓，C-E間等同于一個(gè)帶有0.2V電位落差的通路，可得Ic=( Vcc-0.2)/ Rc，Ic與IB無(wú)關(guān)了，因此時(shí)的IB大過(guò)線(xiàn)性放大區的IB值，Ic<hFE IB是必然的。三極管在截止態(tài)時(shí)C-E間如同斷路，在飽和態(tài)時(shí)C-E 間如同通路 (帶有0.2V電位降)，因此可以作為開(kāi)關(guān)?？刂拼碎_(kāi)關(guān)的是 IB，也可以用VBB作為控制的輸入訊號。圖三、四分別顯示三極管開(kāi)關(guān)的通路、斷路狀態(tài)，及其對應的等效電路。
圖1 NPN 三極管共射極電路
圖2 共射極電路輸出特性曲
圖3 截止態(tài)如同斷路線(xiàn)圖
圖4 飽和態(tài)如同通路
三極管開(kāi)關(guān)的作用詳解，簡(jiǎn)單三極管開(kāi)關(guān)：電路如圖5，電阻RC是LED限流用電阻，以防止電壓過(guò)高燒壞LED（發(fā)光二極管），將輸入信號 VIN 從0 調到最大 (等分為約20 個(gè)間隔)，觀(guān)察并記錄對的 VOUT 以及LED 的亮度。當三極管開(kāi)關(guān)為斷路時(shí)，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。當三極管開(kāi)關(guān)通路時(shí)，VOUT = 0.2V ，LED 會(huì )亮。
改良三極管開(kāi)關(guān)：因為三極管由截止區過(guò)度到飽和區需經(jīng)過(guò)線(xiàn)性區，開(kāi)關(guān)的效果不會(huì )有明確的界線(xiàn)。為使三極管開(kāi)關(guān)的效果明確，可串接兩三極管，電路如圖六。同樣將輸入信號 VIN 從0 調到最大 (等分為約20 個(gè)間隔)，觀(guān)察并記錄對應的VOUT 以及LED 的亮度。
圖5 簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)三極管電路圖
圖6 改良三極管開(kāi)關(guān)電路-達林頓電路圖
以上可以看出幾乎任何一種型號三極管都可一做為電子開(kāi)關(guān)來(lái)使用，如果條件允許也可用來(lái)控制加熱設備。
1.基極必須串接電阻，保護基極，保護CPU的IO口。
2.基極根據PNP或者NPN管子加上拉電阻或者下拉電阻。
3.集電極電阻阻值根據驅動(dòng)電流實(shí)際情況調整。同樣基極電阻也可以根據實(shí)際情況調整。
基極和發(fā)射極需要串接電阻，該電阻的作用是在輸入呈高阻態(tài)時(shí)使晶體管可靠截止，極小值是在前級驅動(dòng)使晶體管飽和時(shí)與基極限流電阻分壓后能夠滿(mǎn)足晶體管的臨界飽和，實(shí)際選擇時(shí)會(huì )大大高于這個(gè)極小值，通常外接干擾越小、負載越重準許的阻值就越大，通常采用10K量級。
防止三極管受噪聲信號的影響而產(chǎn)生誤動(dòng)作，使晶體管截止更可靠。三極管的基極不能出現懸空，當輸入信號不確定時(shí)（如輸入信號為高阻態(tài)時(shí)），加下拉電阻，就能使有效接地。
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