怎麼選擇三極體驅動電阻

2021-02-19 暢學電子

一、三極體基本介紹

三極體是一種電流控制器件，可以作為無觸點開關，經常被用於開關電路當中，通過輸入信號來控制三極體的導通與斷開，進而接通和切斷電路，三極體具有3個電極：發射極（E）、集電極（C）、基極（B）。按PN結的組合方式，三極體分PNP型跟NPN型。按本徵半導體材料的不同，有矽管和鍺管之分。

三極體有截止、線性放大、飽和3種工作狀態，作為開關作用，三極體工作在截止和飽和狀態，對應於開關的斷開跟閉合。

1）截止狀態：當三極體基極偏置電壓小於PN結的導通電壓，基極電流Ｉb＝0時，集電極Ic和發射極Ie沒電流（或只有微弱的弱電電流）通過，此時三極體失去了電流放大作用，我們稱三極體工作在截止狀態，CE極之間相當於開關的斷開狀態。

2）飽和狀態：當三極體基極偏置電壓大於PN結的導通電壓，基極電流增大到一定數值時，集電極電流Ic基本上不再隨著基極電流Ib的變化而變化，而是趨近於某一定值，這種現象稱為飽和狀態。此時三極體失去電流放大作用，集電極和發射極之間的電壓很小，三極體處於導通狀態，相當於開關的導通狀態。

二、三極體作開關驅動繼電器電路

如下圖是三極體9013驅動12VDC電磁繼電器電路，9013它是一種低電壓，大電流，小信號的NPN型矽三極體。三極體控制繼電器時候是利用三極體的截止狀態和飽和狀態。

三極體處於飽和狀態時候我們總希望Vce電壓越小越好，以RWG1-DC12V-ZS型號繼電器為例

當繼電器導通時候12V電壓基本降在線圈上，由繼電器規格表看出12V的繼電器典型線圈電阻值為400Ω，那麼導通時候流過線圈電流也就是三極體Ic的電流，此時Ic=12/400=30mA。

若此時集電極Ic=30mA，查看9013規格書可找到到Ic-Vce關係曲線圖，可以得到流經基極B的電流大約為180uA，進一步可求出串聯在基極B的電阻阻值R=（5V-0.7V）/180uA≈23.8K，因此理論上20K的電阻就可以了。

但是在實際當中電平的電壓高低有所不一樣，對於TTL電平以及CMOS電平都是這樣，三極體導通電壓也有可能大於0.7V，電阻的差異性等原因導致不應該取20K那麼大，因此為了電路更為可靠，一般取流經CE極的電流為設計值的2-3倍為宜，那麼按照2倍計算的話，也就是60mA，此時對於流經基極B的電流360uA，進一步求出基極電阻為11.9K，因此我們經常會用10K電阻來驅動三極體，更低一點也可以取比如8.2K、5.6K、5.1K等這些經常見到的電阻。

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  • 圖說三極體的三個工作狀態
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  • 三極體放大電路的應用
    所謂的三極體放大作用就是指，在三極體輸入端輸入一個幅度較小的信號（這個信號可以是電壓或電流），三極體可以按照輸入信號的變化規律將其轉為幅度較大的信號。三極體的放大作用用途很廣，譬如可以將話筒輸出的微弱音頻信號放大後驅動喇叭工作，可以將紅外遙控信號放大後驅動風扇電機工作。 　　 　　基本的單管放大器。 　　上圖是一個三極體構成的單管放大電路，Rb是三極體的基極偏置電阻，其作用是給三極體提供一個合適的直流偏壓，使三極體能夠正常放大信號。
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  • 電子元件知識講解:達林頓三極體
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