三极管的原理
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三极管的应用有截止、放大、饱和三种状态。放大状态主要是对模拟信号而言，而且用法的计算内容比较复杂，暂时我们用不到。而我们数字电路主要使用三极管的开关特性，因此我们只用到了截止与饱和两种状态，所以我们只讲这两种用法。三极管的类型和用法我给大家总结了一句口诀，大家要把这句口诀记牢了：箭头朝内PNP，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制。 下面我们一句一句来解析口诀。大家可以看图1，三极管有2种类型，箭头朝内就是PNP，箭头朝外自然就是NPN了，在实际应用中，往往我们要根据实际电路需求来选择到底用哪种类型，大家用几次估计就会了，很简单。  图1 三极管示意图 三极管的用法特点，关键点在于b极(基极)和e级(发射极)之间的电压情况，对于PNP而言，e极电压只要高于b级0.7V以上，这个三极管e级和c级之间就可以顺利导通。也就是说，控制端在b和e之间，被控制端是e和c之间。同理，NPN型三极管的导通电压是b极比e极高0.7V，总之是箭头的始端比末端高0.7V就可以导通三极管的e极和c极。这就是关于“导通电压顺箭头过，电压控制”的解释，我们来看图1。
图2 三极管的用法 我们以图1为例介绍一下。三极管基极通过一个10K的电阻接到了单片机的一个IO口上，发射极直接接到5V的电源上，集电极接了一个LED小灯，并且串联了一个1K的限流电阻最终接到了电源负极GND上。 如果LEDS6我们程序给一个高电平1，那么基极b和发射极e都是5V，也就是说e到b不会产生一个0.7V的压降，这个时候，发射极和集电极也就不会导通，那么竖着看这个电路在三极管处是断开的，所以没有电流通过，LED2小灯也就不会亮。如果我们程序给LEDS6的位置一个低电平0，而e极是个5V，产生压差就会导通，三极管e和b之间大概有0.7V的电压，那还有(5-0.7)V的电压会在电阻R47上。这个时候，e和c之间也会导通了，那么LED小灯本身有2V的压降，三极管本身e和c之间大概有0.2V的压降，我们忽略不计。那么在R41上就会有大概3V的压降，可以计算出来，这条之路的电流大概是3mA，可以成功点亮LED。 最后一个概念，电流控制。前边讲过，三极管有截止，放大，饱和三个状态，截止就不用说了，只要e和b之间不导通即可。我们要让这个三极管处于饱和状态，就是我们所谓的开关特性，必须要满足一个条件。三极管都有一个放大倍数β，要想处于饱和状态，b极电流就必须大于e和c之间电流值除以β。这个β，对于常用的三极管大概可以认为是100。那么上边的R47的阻值我们必须要来计算一下了。 刚才我们算过了，e和c之间的电流是3mA，那么b极电流最小就是3mA除以100等于30uA，大概有4.3V电压会在基极电阻上，那么基极电阻最大值就是4.3V/30uA = 143K。只要比这个值小就可以，当然也不能太小，STC89C52RC的IO口输入电流最大理论值是25mA，我推荐不要超过10mA。 |
