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三极管工作原理_PNP型三极管基础知识解析

PNP型三极管是由两个P型半导体中间夹着一个N型半导体组成的三极管,因此被称为PNP型三极管。也可描述为电流从发射极E流入的三极管。

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PNP三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0.

根据结构可分为三极管NPN型三极管和PNP型三极管。

下图PNP型三极管。

三极管导通时IE=(放大倍数 1)*IB和ICB没有关系,ICB=0 ICB>0时,三极管可能会出现问题,所以三极管在放大区或饱和区工作,无论是在正常工作时工作ICB=0

当UEB>0.7V(硅)(锗0.2V),RC/RB

PNP型三极管与NPN三极管的区别

2个PN结的方向不一致。

PNP是共阴极,即两个PNN结连接作为基极,另外两个P结分别作为集电极和发射极;电路图上标有箭头朝内的三极管。

NPN则相反

工作原理:

晶体三极管按材料分有两种:锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式,但最常用的是硅NPN和PNP除了不同的电源极性外,两种三极管的工作原理是相同的。下面只介绍一下NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管道由一个P型半导体组成,发射区与基区之间形成PN结称为发射结,由集电区和基区形成PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

当b点电位高于e点电位时,发射结处于正偏差状态,而c点电位高于b点电位时,集电结处于反偏差状态,集电极电源Ec高于基极电源Ebo。

在制造三极管时,有意识地使发射区的大部分载流子浓度大于基区,基区非常薄,杂质含量应严格控制。这样,一旦电源接通,由于发射结偏差,发射区的大部分载流子(电子)基极区的大部分载流子(空穴)很容易通过发射结相互扩散,但由于前者的浓度基大于后者,发射结的电流基本上是电子流,这种电子流称为发射极电流Ie。

由于基区很薄,加上集电结的反偏差,大部分注入基区的电子通过集电结进入集电区,形成集电集电流Ic,只剩下很少(1-10%)的电子在基区空穴复合,基极电源复合基区空穴Eb再供应形成基极电流Ibo.根据电流连续性原理:

Ie=Ib Ic

也就是说,在基极补充一个小的Ib,你可以在集电极上得到一个更大的Ic,这就是所谓的电流放大,Ic与Ib即:

β1=Ic/Ib

式中:β1-称为直流放大倍数,

集电极电流的变化△Ic基极电流的变化△Ib之比为:

β= △Ic/△Ib

式中β--它被称为交流电流放大倍数,因为低频β1和β数值差别不大,所以有时候为了方便起见,两者没有严格区分,β价值几十到一百多。

同理,PNP三极管主要形成空穴电流,其余原理基本相似。

三极管是一种电流放大器件,但在实际使用中经常使用三极管的电流放大,通过电阻转化为电压放大。

pnp三极管的使用方法

三极管广泛应用于我们的数字电路和模拟电路中,个三极管也用于我们的开发板。在我们的板上 LED 小灯部分,有这个三极管的应用,图 3-5 的 LED 电路中的 Q16就是一个 PNP 型三极管。

图 3-5 LED 电路

三极管的初步理解三极管是一种非常常用的控制和驱动装置。常用的三极管根据材料分为硅管和锗管。原理相同,压降略有不同。硅管更常见,锗管更少。本课程用硅管的参数解释。三极管有 2 类型,分别是 PNP 型和 NPN 型。先来认识一下,如图 3-6。

图 3-6 三极管示意图

共有三极管 3 个极,从图 3-6 水平左侧的引脚称为基极(base),中间有一个箭头,一端连接基极,另一端连接发射极 e(emitter),那剩下的一个引脚就是集电极 c(collector)了。这是一个必须记住的内容,死记硬背可以,后面慢慢使用更多,每次死记硬背一次,多次会深入脑海。

三极管的原理工作状态:截止、放大和饱和。放大状态主要用于模拟电路,用法和计算方法复杂,暂时无法使用。数字电路主要采用三极管的开关特性,只使用截止和饱和状态,所以我们只解释这两种用法。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,导通电压通过箭头,导通电压,控制电流。让我们一句一句地分析公式。可以看图 3-6,三极管有 2 箭头朝内的类型是PNP,箭头朝外的自然是 NPN 在实际应用中,我们应该根据实际电路的需要选择使用哪种类型,我们可以使用几次,非常简单。关键在于三极管的使用特点 b 极(基极)和 e 对于级(发射极)之间的电压,PNP 而言,e 只要极压高于 b 级 0.7V 以上三极管 e 级和 c 等级之间可以顺利导通。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 三极管的导电压是 b 极比 e 极高 0.7V,总之,箭头的始端比末端高 0.7V 三极管可以导通 e 极和 c 极。这是对导电压顺箭头过,导电压的解释。让我们看看图片 3-7。

图 3-7 使用三极管

我们以图 3-7 以此为例。三极管基极通过一个 10K 单片机片机的电阻 IO假设是嘴上的 P1.0,发射直接到达 5V 在电源上,集电极一个接一个 LED 小灯串联在一起 1K 限流电阻最终接收电源负极 GND 上。如果 P1.0 我们的程序给高电平 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 压降,此时,发射极和集电极也不会导通,所以垂直看电路在三极管处断开,没有电流通过,LED2 小灯不亮。如果程序给 P1.0 一个低电平 0,这时 e 极还是 5V,于是 e 和 b 三极管之间有压差 e 和 b 三极管之间也导通了 e 和 b 之间大概有 0.7V 还有(5-0.7)V 电压会在电阻中 R47 上。

这个时候,e 和 c 它们之间也会导通,所以 LED 小灯本身有 2V 三极管本身的压降 e 和 c 之间大概有 0.2V我们忽略了压降。那么在 R41 会有大概的 3V 可以计算出该支路的电流 3mA,点亮成功 LED。最后一个概念,电流控制。前面说过,三极管有三种状态:截止、放大和饱和。不用说,只要 e 和 b 两者之间不导通。要使这个三极管饱和,所谓的开关特性必须满足一个条件。三极管都有放大倍数β,要想饱和,b 极电流必须大于 e 和 c 除以之间的电流值β。这个β,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。刚才我们算了,e 和 c 之间的电流是 3mA,那么 b 最小极电流是 3mA 除以 100 等于30uA,大概有 4.3V 电压会落在基极电阻上,所以基极电阻的最大值是 4.3V/30uA = 143K。只要电阻值小于此值,当然不能太小。太小会导致单片机 IO 口电流过大烧坏三极管或单片机,STC89C52 的 IO 口输入电流的最大理论值 25mA,我建议不要超过 6mA,我们可以通过计算电压和电流来计算最小电阻值 3-7 取的是经验值。

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