PNP與NPN兩種三極體使用方法

2021-01-19 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。

以圖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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