一直以來，三極管都是大家的關(guān)注焦點之一。因此針對大家的興趣點所在，小編將為大家介紹如何利用三極管實現(xiàn)電子開關(guān)功能，詳細內(nèi)容請看下文。

一、三極管

晶體三極管，是半導(dǎo)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。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把正塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，電路符號如圖2所示。

從三個區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。

二、三極管如何實現(xiàn)電子開關(guān)功能

電子開關(guān)主要控制三極管處于兩個工作區(qū)間：飽和區(qū)和截止區(qū)， 三極管飽和-----實現(xiàn)電子開關(guān)的“開”功能 三極管截止-----實現(xiàn)電子開關(guān)的“關(guān)”功能 當(dāng)然，三極管處于非飽和區(qū)間的放大區(qū)，三極管也處于導(dǎo)通狀態(tài)，也可以實現(xiàn)三極管的開狀態(tài)，只是此時的電流并未達到三極管的最大電流，內(nèi)阻比較大，對于負載電流較小時，也可以在此區(qū)間實現(xiàn)電子開關(guān)的“開”功能。一般我們使用三極管當(dāng)電子開關(guān)時，為了能夠使三極管達到最大輸出電流，一般都會設(shè)計將三極管處于飽和區(qū)間。 舉例說明 下面三極管控制燈泡為例，通過處理器（比如單片機、DSP、ARM、FPGA等）的I/O口控制小燈泡，NPN和PNP三極管的接法有些不同，NPN型三極管當(dāng)下管使用，控制燈泡的負極；PNP型三極管當(dāng)上管使用，控制燈泡的正極。 具體原理如下圖所示。

▲三極管控制燈泡原理

NPN型三極管原理實現(xiàn)過程：當(dāng)I/O口輸入低電平時，由于Ube＜死區(qū)電壓，Ib=0，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以燈泡不亮；當(dāng)I/O口輸入高電平（3.3V或5V等）時，三極管導(dǎo)通，燈泡燃亮。根據(jù)I/O口的高電平狀態(tài)，選擇合適的基極電阻R1，使三極管處于飽和狀態(tài)，計算方法為：R1≈(U-Ube)*β/Ic，其中U為I/O口輸入電壓，β為三極管放大倍數(shù)，Ic為三極管最大集電極電流，Ube為基極與發(fā)射極之間的壓差，一般為0.4V~0.6V左右。 R2為下拉電阻，阻值選擇大一些，至少應(yīng)比R1大一個數(shù)量級，這樣在計算R1阻值時，可以忽略R2的存在，若R1與R2電阻大小相當(dāng)時，需要考慮分流情況。此時，R1的電流IR1=Ib+Ube/R2，所以R1=(U-Ube)/IR1=(U-Ube)/(Ib+Ube/R2)。計算較復(fù)雜。 PNP型三極管原理實現(xiàn)過程與NPN型三極管類似，PNP型三極管控制燈泡的正極，具體過程：當(dāng)I/O口輸入高電平（VCC）時，UBE無壓差，Ib=0，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以燈泡不亮；當(dāng)I/O口輸入低電平時，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈泡燃亮。

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