PNP與NPN兩種三極體使用方法

2021-02-19 貿澤電子設計圈

這篇文章總結了關於NPN和PNP兩種型號三極體的使用和連接方法。

圖1中,橫向左側的引腳叫做基極b,有一個箭頭的是發射極e,剩下的一個引腳就是集電極 c。
首先來說一下NPN型,這種型號的三極體在用作開關時,大都是發射極接地,集電極接高電平,基極接控制信號。

其次對於PNP型的三極體用作開關時,一般都是發射極接高電平,基極接控制信號。三極體導通時,電流從發射極流向集電極。


放大狀態主要應用於模擬電路中,且用法和計算方法也比較複雜,我們暫時用不到。而數字電路主要使用的是三極體的開關特性,只用到了截止與飽和兩種狀態。三極體的用法特點,關鍵點在於b極(基極)和e級(發射極)之間的電壓情況,對於PNP而言,e極電壓只要高於b級0.7V以上,這個三極體e級和c級之間就可以順利導通。同理,NPN型三極體的導通條件是b極比e極電壓高0.7V。總之是箭頭的始端比末端高0.7V就可以導通三極體的e極和c極。

圖2的PNP三極體為例,基極通過一個10K的電阻接到了單片機的一個IO口上,假定是P1.0,發射極直接接到5V的電源上,集電極接了一個LED小燈,並且串聯了一個1K的限流電阻最終接到了電源負極GND上。如果P1.0由我們的程序給一個高電平1,那麼e到b不會產生一個0.7V的壓降,這個時候,發射極和集電極也就不會導通,那麼豎著看這個電路在三極體處是斷開的,沒有電流通過,LED2小燈也就不會亮。
如果程序給P1.0一個低電平0,這時e極還是5V,於是e和b之間產生了壓差,三極體e和b之間也就導通了,三極體e和b之間大概有0.7V的壓降,那還有(5-0.7)V的電壓會施加在電阻R47上。這個時候,e和c之間也會導通了,那麼LED小燈本身有2V的壓降,三極體本身e和c之間大概有0.2V的壓降,我們忽略不計。那麼在R41上就會有大概3V的壓降,可以計算出來,這條支路的電流大概是3mA,可以成功點亮LED。


最後一個概念:電流控制。前邊講過,三極體有截止、放大、飽和三個狀態。我們要讓這個三極體處於飽和狀態,就是我們所謂的開關特性,必須要滿足一個條件。三極體都有一個放大倍數β,要想處於飽和狀態,b極電流就必須大於e和c之間電流值除以β。這個β,對於常用的三極體大概可以認為是100。那麼上邊的R47的阻值我們必須要來計算一下了。剛才我們算過了,e和c之間的電流是3mA,那麼b極電流最小就是3mA除以100等於30uA,大概有4.3V電壓會落在基極電阻上,那麼基極電阻最大值就是4.3V/30uA=143K。電阻值只要比這個值小就可以,當然也不能太小,太小會導致單片機的IO口電流過大燒壞三極體或者單片機。本文轉載自:STM32嵌入式開發(作者:acket)

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