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三极管全称应为半导体三极管也称双极型晶体管、晶体三极管是一种电流控制电流的半导体器件·其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号 也用作无触点开关。晶体三极管是半导体基本元器件之一具有电流放大作用是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结两个PN结把整块半导体分成三部分中间部分是基区两侧部分是发射区和集电区排列方式有PNP和NPN两种。 PNP与NPN两种三极管各引脚的表示 三极管引脚介绍 NPN三极管原理图 PNP三极管原理图 常见的三极管为9012、s8550、9013、s8050.单片机应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。 其中9012与8550为pnp型三极管可以通用。 其中9013与8050为npn型三极管可以通用。 区别引脚三极管向着自己引脚从左到右分别为ebc原理图中有箭头的一端为e与电阻相连的为b另一个为c。箭头向里指为PNP9012或8550箭头向外指为NPN9013或8050。 如何辨别三极管类型并辨别出e发射极、b基极、c集电极三个电极 ①用指针式万用表判断基极 b 和三极管的类型将万用表欧姆挡置 “R TImes; 100” 或“RTImes;lk” 处先假设三极管的某极为“基极”并把黑表笔接在假设的基极上将红表笔先后接在其余两个极上如果两次测得的电阻值都很小或约为几百欧至几千欧 则假设的基极是正确的且被测三极管为 NPN 型管同上如果两次测得的电阻值都很大 约为几千欧至几十千欧 则假设的基极是正确的且被测三极管为 PNP 型管。如果两次测得的电阻值是一大一小则原来假设的基极是错误的这时必须重新假设另一电极为“基极”再重复上述测试。 ②判断集电极c和发射极e仍将指针式万用表欧姆挡置 “R TImes; 100”或“R TImes; 1k” 处以NPN管为例把黑表笔接在假设的集电极c上红表笔接到假设的发射极e上并用手捏住b和c极 不能使b、c直接接触 通过人体 相当 b 、 C 之间接入偏置电阻 读出表头所示的阻值 然后将两表笔反接重测。若第一次测得的阻值比第二次小 说明原假设成立 因为 c 、 e 问电阻值小说明通过万用表的电流大 偏置正常。 ③用数字万用表测二极管的挡位也能检测三极管的PN结可以很方便地确定三极管的好坏及类型但要注意与指针式万用表不同数字式万用表红表笔为内部电池的正端。例当把红表笔接在假设的基极上 而将黑表笔先后接到其余两个极上 如果表显示通〈硅管正向压降在 0.6V 左右 则假设的基极是正确的 且被测三极管为 NPN 型管。 数字式万用表一般都有测三极管放大倍数的挡位hFE 使用时 先确认晶体管类型 然后将被测管子 e 、b 、c三脚分别插入数字式万用表面板对应的三极管插孔中表显示出hFE 的近似值。 三极管的工作原理 三极管是电流放大器件有三个极分别叫做集电极C基极B发射极E。分成NPN和PNP两种。我们仅以NPN三极管的共发射极放大电路为例来说明一下三极管放大电路的基本原理。 一、电流放大 下面的分析仅对于NPN型硅三极管。如上图所示我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流 Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是集电极电流受基极电流的控制假设电源 能够提供给集电极足够大的电流的话并且基极电流很小的变化会引起集电极电流很大的变化且变化满足一定的比例关系集电极电流的变化量是基极电流变 化量的β倍即电流变化被放大了β倍所以我们把β叫做三极管的放大倍数β一般远大于1例如几十几百。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射 极之间这就会引起基极电流Ib的变化Ib的变化被放大后导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的那么根据电压计算公式 UR*I 可以算得这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来就得到了放大后的电压信号了。 二、偏置电路 三极管在实际的放大电路中使用时还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性相当于一个二极管基极电流必须在输入电压 大到一定程度后才能产生对于硅管常取0.7V。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比 0.7V要小如果不加偏置的话这么小的信号就不足以引起基极电流的改变因为小于0.7V时基极电流都是0。如果我们事先在三极管的基极上加上一 个合适的电流叫做偏置电流上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的所以它被叫做基极偏置电阻那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时小 信号就会导致基极电流的变化而基极电流的变化就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求如果没有加偏置那么只有对那些增加的 信号放大而对减小的信号无效因为没有偏置时集电极电流为0不能再减小了。而加上偏置事先让集电极有一定的电流当输入的基极电流变小时集电极 电流就可以减小当输入的基极电流增大时集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。 三、开关作用 下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图因为受到电阻 Rc的限制Rc是固定值那么最大电流为U/Rc其中U为电源电压集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大不能使集电极电流继续增大 时三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小可以理解为 一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用当基极电流为0时三极管集电极电流为0这叫做三极管截止相当于开关断开当基极电流很 大以至于三极管饱和时相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。 四、工作状态 如果我们在上面这个图中将电阻Rc换成一个灯泡那么当基极电流为0时集电极电流为0灯泡灭。如果基极电流比较大时大于流过灯泡的电流除以三极管 的放大倍数 β三极管就饱和相当于开关闭合灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通 断。如果基极电流从0慢慢增加那么灯泡的亮度也会随着增加在三极管未饱和之前。 三极管是否导通的简单判断的技巧三极管上箭头所在方向的二极管只要二极管正向导通那么三极管上下就能导通。 一、三极管开关电路设计的可行性及必要性
可行性用过三极管的人都清楚三极管有一个特性就是有饱和状态与截止状态正是因为有了这两种状态使其应用于开关电路成为可能。
必要性假设我们在设计一个系统电路中有些电压、信号等等需要在系统运行过程中进行切断但是又不能通过机械式的方式切断此时就只能通过软件方式处理这就需要有三极管开关电路作为基础了。
二、NPN三极管基本开关电路概述 如下图.1就是一个最基本的三极管开关电路NPN的基极需连接一个基极电阻R2、集电极上连接一个负载电阻R1 首先我们要清楚当三极管的基极没有电流时候集电极也没有电流三极管处于截止状态即断开当基极有电流时候将会导致集电极流过更大的放大电流即进入饱和状态相当于关闭。当然基极要有一个符合要求的电压输入才能确保三极管进入截止区与饱和区。 二、PNP三极管基本开关电路概述 三极管用的最多的其实是开关电路。下面分别介绍PNP型和NPN型的三极管。先说PNP型的三极管常用的型号有90128550等等。如何使用呢如下图 FM是一个蜂鸣器8550是一个PNP型的三极管C端接地B端由单片机控制E端通过FM接VCC。根据箭头的方向E端高电压的时候当B端也是高电压那么E和C之间是断开的当B端是低电压那么E和C直接导通实现开关的作用。简单的技巧三极管上箭头所在方向的二极管只要二极管正向导通那么三极管上下就能导通。
