三极管也叫双极性晶体管,是电流控制器件,在数字电路和模拟电路中广泛应用。它有三个极,分别基极b,集电极c,发射极e。
三极管有两种结构形式,分别是NPN型,PNP型。
三极管的作用是信号放大和开关。在数字电路中,常用三极管做开关电路。今天我们针对性地讲三极管在开关电路的设计应用。
三极管的输出特性工作在三个区:饱和区、放大区和截止区。对于开关电路,主要让三极管工作在其中的两个区:截止区和饱和区。
截止区:对于NPN型三极管,Ube<0.5V时已开始截止,但通常为了保证可靠截止,常使 Ube=0或反向偏压。三极管截止时,集电结处于反向偏置,这时Ib,Ic,Ie电流均为0。对于NPN三极管,集电极电压Uc等于电源电压VCC,而对于PNP三极管,集电极电压Uc=-VCC。
饱和区:在此状态下,三极管发射结Ube处于正向偏置,集电结Ubc也处于正向偏置。对于NPN三极管,Ub>Uc,Ub>Ue,集电极与发射极之间的电压约0.2V;对于PNP三极管,Ub<Uc,Ub<Ue,集电极与发射极之间的电压约负0.2V;
当在三极管工作在截止区时,Ic约等于0,发射极与集电极之间就像一个断开的开关,不导通了。当三极管工作在饱和区时,Uce约等于0V,发射极与集电极之间如同开关接通了。
图2:NPN型三极管开关电路
图2是NPN型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作用;R2是下拉电阻,防止三极管受噪声影响误动作,当输入低电平OV时,直接通过此电阻将基极接地了。当基极输入5V,三极管导通;当输入OV,三极管截止。
图3:PNP型三极管开关电路
图3是PNP型三极管开关电路,R1是基极电阻,限流作用;R2是上拉电阻,防止三极管受噪声影响误动作。当基极输入5V时,三极管截止;当基极输入OV时,三极管导通。
三极管开关电路就是利用三极管这两种关断和导通的功能,实现电子开关作用。但是在饱和状态下,应避免三极管进入深度饱和,若管子进入深度饱和,其各极间的结电容将被充满电,充放电时间就很长,从而使三极管开通和开断的时间会延长。