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npn型三极管原理图

admin2个月前 (08-03)电子信息3

 NPN型三极管概述

 NPN型三极管,由三块半导体构成,其中两块N型和一块P型半导体组成,P型半导体在中间,两块N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件,它最主要的功能是电流 放大和开关作用。

 半导体三极管也称为晶体三极管,可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。 三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的,而三极管由两个PN结构成,共用的一个电极成为三极管的基极(用字母B表示——B取自英文Base,基本(的)、基础(的)),其他的两个电极分别称为集电极(用字母C表示——C取自英文Collector,收集)和发射极(用字母E表示—— E取自英文Emitter,发射)。

 三极管最基本的作用是放大作用,它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号,当然这种转换仍然遵循能量守恒,它只是把电源的能量转换成信号的能量。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时,在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流,即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化,并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化,这就是三极管的放大作用。

 NPN三极管的工作原理详解

 三极管是一种控制元件,主要用来控制电流的大小,以共发射极接法为例(信号从基极输入,从集电极输出,发射极接地),当基极电压UB有一个微小的变化时,基极电流IB也会随之有一小的变化,受基极电流IB的控制,集电极电流IC会有一个很大的变化,基极电流IB越大,集电极电流IC也越大,反之,基极电流越小,集电极电流也越小,即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多,这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β(β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。),三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。

 三极管在放大信号时,首先要进入导通状态,即要先建立合适的静态工作点,也叫 建立偏置 ,否则会放大失真。

 NPN三极管驱动继电器原理图解

 继电器线圈需要流过较大的电流(约50mA)才能使继电器吸合,一般的集成电路不能提供这样大的电流,因此必须进行扩流,即驱动。

 图1 所示为用NPN型三极管驱动继电器的电路图,图中阴影部分为继电器电路,继电器线圈作为集电极负载而接到集电极和正电源之间。当输入为0V时,三极管截止,继电器线圈无电流流过,则继电器释放(OFF);相反,当输入为+VCC时,三极管饱和,继电器线圈有相当的电流流过,则继电器吸合(ON)。

图1 用NPN三极管驱动继电器电路图

 续流二极管的作用: 当输入电压由变+VCC为0V时,三极管由饱和变为截止,这样继电器电感线圈中的电流突然失去了流通通路,若无续流二极管D将在线圈两端产生较大的反向电动势,极性为下正上负,电压值可达一百多伏,这个电压加上电源电压作用在三极管的集电极上足以损坏三极管。故续流二极管D的作用是将这个反向电动势通过图中箭头所指方向放电,使三极管集电极对地的电压最高不超过+VCC +0.7V。

 图1中电阻R1和R2的取值必须使当输入为+VCC时的三极管可靠地饱和,即有βIb》Ies

 在图1.21中假设Vcc = 5V,Ies=50mA,β=100,则有Ib》0.5mA

 而Ib=(Vcc-Vbe)/R1-Vbe/R2

 若取R2=4.7K,则R1《6.63K,为了使三极管有一定的饱和深度和兼顾三极管电流放大倍数的离散性,一般取R1=3.6K左右即可。

 若取R1=3.6K,当集成电路控制端为+VCC时,应能至少提供1.2mA的驱动电流(流过R1的电流)给本驱动电路,而许多集成电路(例如标准8051单片机)输出的高电平不能达到这个要求,但它的低电平驱动能力则比较强(例如标准8051单片机I/O口输出低电平能提供20mA的驱动电流(这里说的是漏电流)),则应该用如图1.22所示的电路来驱动继电器。

图2 用PNP三极管驱动继电器电路图

 R2起到上拉作用

 与图2 比较NPN三极管变为PNP三极管,电流方向、电压极性和继电器逻辑都应有所变化。当输入为0V时,三极管饱和,从而使继电器线圈有相当的电流流过,继电器吸合;相反,当输入为+VCC时,三极管截止,继电器释放。

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