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三极管有几个工作状态?当开关使用如何计算基极电阻

时间:2019-09-11 08:41 来源:电工之家

三极管作为最常用的基本元器件之一,作为电子技术相关的人员一定要精通三极管的工作原理。三极管一共有三个工作状态:截止、放大和饱和。
三极管的模型及符号如下图所示,三极管分为NPN型和PNP型两种,其结构和使用方法有所不同。
三极管有几个工作状态?当开关使用如何计算基极电阻
三极管的结构及原理图符号
三极管有三个工作区间:截止区、放大区和饱和区,在特定的条件范围内,三极管工作于各个区间。
截止区:Vbe<死区电压(硅材料三极管约0.6V,锗材料三极管约0.3V),此区间Ib=0,Ic=0。
放大区:放大区间的特性,发射结正偏,集电结反偏,Vce<Vbe,放大区间,Ic=βIb,Ie=Ic+Ib,三极管的放大倍数一般都几十倍以上,甚至上千倍、上万倍,所以一般可以认为Ie≈Ic。
饱和区:当基极电流增大时,发射极电流Ic不再增大,此时三极管已达到饱和状态,饱和状态的特性【发射结正偏,集电结正偏】。
三极管有几个工作状态?当开关使用如何计算基极电阻
以NPN三极管为例,三极管的控制原理就像流水控制,比如水龙头,基极B是三极管的控制端,控制集电极C往发射极E的电流量,类似于水龙头的开关,控制流水量,当水龙头完全关闭时,流水截止,当水龙头缓慢打开时,流水量慢慢变大,直到最大,也就是三极管完全达到饱和状态。
三极管有几个工作状态?当开关使用如何计算基极电阻
三极管电流控制原理示意图
三极管当开关使用时,如何计算基极电阻?
三极管当开关使用时,一般使三极管工作在饱和状态,使三极管完全开启,可正常工作的电流达到最大。
基极电阻的计算方法(以NPN三极管为例):
基极电阻R1=(Uin-0.6)/Ib,其中Uin为基极输入电压即驱动电压,Ib为三极管的基极电流,0.6为基极-发射极的压降,硅三极管一般为0.6V左右,锗三极管一般为0.3V左右。
根据三极管的公式Ic=βIb,其中Ic为集电极电流,β为三极管的放大倍数。
所以:R1=(Uin-0.6)/Ib=(Uin-0.6)/(Ic/β)=(Uin-0.6)*β/Ic
三极管有几个工作状态?当开关使用如何计算基极电阻
三极管当开关控制LED灯的原理
假设上图中NPN 的三极管最大集电极电流为500mA,β系数为50(放大倍数),输入电压为5V,则基极电阻R1=(5-0.6)*50/0.5=440(Ω)。

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