有些人說三極體是不是相當於一個繼電器?

2020-12-24 技術閒聊

三極體和繼電器是兩個完全不相同的器件,三極體是電子電路中非常常用的元器件,功能很強大,在電路中應用非常廣泛,比如驅動、擴流、信號放大、功率放大、電子開關、組合邏輯等。而繼電器只是一個開關,可通過小電流控制大電流,其控制端和觸點之間完全隔離。

三極體

三極體屬於電流型控制元器件,小電流控制大電流,三極體有NPN和PNP兩種類型,這兩種類型的結構和電流方向不一樣,NPN型三極體的電流方向為基極b流向發射極e,集電極c流向發射極e;而PNP型三極體電流方向為發射極e流向基極b,發射極e流向集電極c,其結構和示意圖如下圖所示。

三極體有三個工作區間:截止區、放大區和飽和區,其伏安曲線如下圖所示。

截止區:發射結兩端施加電壓不夠,發射結反偏,基極電流為零,集電極-發射極電流也為零,集電極和發射極之間內阻很大,相當於斷路狀態。

放大區:放大區發射結正偏,其電流放大關係滿足公式Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,其中β為三極體的放大倍數,該區域屬於三極體的線性區。

飽和區:當集電極的電流達到最大時,三極體處於飽和狀態,也就是說基極電流繼續增大時,集電極電流不再增大而達到穩定,集電極、發射極之間的內阻最小,此區間發射結正偏,集電結正偏。

實例:NPN三極體控制指示燈亮滅。假設該三極體β係數為50,最大集電極電流為500mA(飽和電流),基極-發射極壓降為0.6V。基極輸入電壓為0V/5V,輸入0V時,指示燈不亮,輸入5V時,指示燈點亮。該三極體相當於電子開關,當指示燈點亮時一般使三極體處於飽和狀態,Ic=βIb,Ic達到飽和時所需基極電流Ib=Ic/β=500mA/50=10mA,則限流電阻R1=(5V-0.6V)/Ib=(5V-0.6V)/10mA=430Ω。

繼電器

繼電器是由電磁鐵、線圈、彈簧以及觸點等組成,其工作原理是通過給線圈供電產生磁場將銜鐵吸合,使常開觸點與公共端接觸。

繼電器工作動態圖:

總結:三極體和繼電器是兩種不同類型的元器件,三極體屬於半導體元器件,而繼電器屬於電控制器件,有機械結構和電磁線圈組成,不過它們有一個共同的特點——都可以當作電子開關使用。它們各有各的特點,三極體當電子開關開關頻率高,無動作次數限制,可靠性高,但是控制端與主迴路之間不隔離;繼電器原理簡單,控制端和主迴路之間完全隔離,但是開關動作較慢,電磁幹擾大,有動作次數限制,一般機械動作10萬次左右就會損壞。

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