三極管背后的血淚史
[導讀]在復雜多變的模擬電路，少不了學習三極管，過往的血淚史，不想再提，什么正偏，反偏都給我統(tǒng)統(tǒng)滾蛋！今天來點實際的。三極管有三個工作狀態(tài)：截止、放大、飽和，放大狀態(tài)很有學問也很復雜，多用于集成芯片，比如運放，現(xiàn)在不討論。其實，對信號的放大我們通常用運放處理，三極管更多的是當做一個開關管...
在復雜多變的模擬電路，少不了學習三極管，過往的血淚史，不想再提，什么正偏，反偏都給我統(tǒng)統(tǒng)滾蛋！今天來點實際的。
三極管有三個工作狀態(tài)：截止、放大、飽和，放大狀態(tài)很有學問也很復雜，多用于集成芯片，比如運放，現(xiàn)在不討論。其實，對信號的放大我們通常用運放處理，三極管更多的是當做一個開關管來使用，且只有截止、飽和兩個狀態(tài)。截止狀態(tài)看作是關，飽和狀態(tài)看作是開。Ib≥1mA時，完全可以保證三極管工作在飽和狀態(tài)，對于小功率的三極管此時Ic為幾十到幾百mA，驅動繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。把三極管箭頭理解成一個開關，如圖1為NPN型三極管，按下開關S1，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態(tài)，c極到e極完全導通，c極電平接近0V(GND)，負載RL兩端壓降接近5V。
Ib與Ic電流都流入e極，根據(jù)電流方向，e極為低電平，應接地，c極接負載和電源。
圖1：NPN三極管如圖2為PNP型三極管，按下開關S2，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態(tài)，e極到c極完全導通，c極電平接近5V，負載RL兩端壓降接近5V。Ib與Ic電流都流出e極，根據(jù)電流方向，e極為高電平，應接電源，c極接負載和地。圖2：PNP三極管如圖3，對于NPN三極管，更應該在b極加一個下拉電阻，一是為了保證b、e極間電容加速放電，加快三極管截止；二是為了保證給三極管b極一個已知邏輯狀態(tài)，防止控制輸入端懸空或高阻態(tài)時對三極管工作狀態(tài)的不確定。圖3：NPN三極管加下拉電阻如圖4，對于PNP三極管，更應該在b極加一個上拉電阻，原理同上。圖4：PNP三極管加上拉電阻如圖5，對于感性負載，必須在負載兩端并聯(lián)一個反向續(xù)流二極管，因為三極管在關斷時，線圈會自感產(chǎn)生很高的反向電動勢，而續(xù)流二極管提供的續(xù)流通路，同時鉗位反向電動勢，防止擊穿三極管。續(xù)流二極管的選型必須是快恢復二極管或肖特基二極管，兩者響應速度快。
圖5：NPN三極管驅動蜂鳴器如圖6，對于某些控制信號為低電平時，可能并不是真正的0V，一般在1V以內(nèi)，為保證三極管完全截止，不得不在三極管b極加一個反向穩(wěn)壓管或正向二極管，以提高三極管導通的閾值電壓。根據(jù)個人經(jīng)驗，推挽輸出的數(shù)字信號不用加，OC輸出、二極管輸出以及延時控制有必要加，通常穩(wěn)壓管正常的工作電流≥1mA。圖6：NPN三極管驅動繼電器如圖7，為三極管延時導通，快速關斷的一個仿真電路，D1、R2、C1、D2構成延時導通Q2的回路，C1的電壓為12V的時候Q2導通，R3、Q1、R4、R1構成快速關斷Q2的回路，C1通過R3和Q1快速放電。圖7：用三極管實現(xiàn)繼電器的延時控制要點：
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三極管有三個工作狀態(tài)：截止、放大、飽和，放大狀態(tài)很有學問也很復雜，多用于集成芯片，比如運放，現(xiàn)在不討論。其實，對信號的放大我們通常用運放處理，三極管更多的是當做一個開關管來使用，且只有截止、飽和兩個狀態(tài)。截止狀態(tài)看作是關，飽和狀態(tài)看作是開。Ib≥1mA時，完全可以保證三極管工作在飽和狀態(tài)，對于小功率的三極管此時Ic為幾十到幾百mA，驅動繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。把三極管箭頭理解成一個開關，如圖1為NPN型三極管，按下開關S1，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態(tài)，c極到e極完全導通，c極電平接近0V(GND)，負載RL兩端壓降接近5V。
Ib與Ic電流都流入e極，根據(jù)電流方向，e極為低電平，應接地，c極接負載和電源。
圖1：NPN三極管如圖2為PNP型三極管，按下開關S2，約1mA的Ib流過箭頭，三極管工作在飽和狀態(tài)，e極到c極完全導通，c極電平接近5V，負載RL兩端壓降接近5V。Ib與Ic電流都流出e極，根據(jù)電流方向，e極為高電平，應接電源，c極接負載和地。圖2：PNP三極管如圖3，對于NPN三極管，更應該在b極加一個下拉電阻，一是為了保證b、e極間電容加速放電，加快三極管截止；二是為了保證給三極管b極一個已知邏輯狀態(tài)，防止控制輸入端懸空或高阻態(tài)時對三極管工作狀態(tài)的不確定。圖3：NPN三極管加下拉電阻如圖4，對于PNP三極管，更應該在b極加一個上拉電阻，原理同上。圖4：PNP三極管加上拉電阻如圖5，對于感性負載，必須在負載兩端并聯(lián)一個反向續(xù)流二極管，因為三極管在關斷時，線圈會自感產(chǎn)生很高的反向電動勢，而續(xù)流二極管提供的續(xù)流通路，同時鉗位反向電動勢，防止擊穿三極管。續(xù)流二極管的選型必須是快恢復二極管或肖特基二極管，兩者響應速度快。
圖5：NPN三極管驅動蜂鳴器如圖6，對于某些控制信號為低電平時，可能并不是真正的0V，一般在1V以內(nèi)，為保證三極管完全截止，不得不在三極管b極加一個反向穩(wěn)壓管或正向二極管，以提高三極管導通的閾值電壓。根據(jù)個人經(jīng)驗，推挽輸出的數(shù)字信號不用加，OC輸出、二極管輸出以及延時控制有必要加，通常穩(wěn)壓管正常的工作電流≥1mA。圖6：NPN三極管驅動繼電器如圖7，為三極管延時導通，快速關斷的一個仿真電路，D1、R2、C1、D2構成延時導通Q2的回路，C1的電壓為12V的時候Q2導通，R3、Q1、R4、R1構成快速關斷Q2的回路，C1通過R3和Q1快速放電。圖7：用三極管實現(xiàn)繼電器的延時控制要點：
- 對于NPN三極管，在不考慮三極管的情況下，b極電阻與下拉電阻的分壓必須大于0.7V，PNP同理。
- b極電流必須≥1mA可保證三極管處于飽和狀態(tài)，此時Ic滿足三極管最大的驅動能力。
- 另外，對于三極管的放大倍數(shù)β，指的是輸出電流的驅動能力放大了β，比如100倍，并不是把輸出電流真正的放大了100倍，切記！
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