开关三极管
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开关三极管开关三极管目录目录简介开关三极管的基本电路图开关三极管的工作原理开关三极管的特点及应用三极管的参质数开关三极管的分类常用开关三极管三极管的工作模式及PNP 及NPN 电路符号简介开关三极管的基本电路图开关三极管的工作原理开关三极管的特点及应用三极管的参质数开关三极管的分类常用开关三极管三极管的工作模式及PNP 及NPN 电路符号· 使用开关三极管注意事项展开展开编辑本段简介开关三极管的外形与普通三极管外形相同,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。
由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。
模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。
编辑本段开关三极管的基本电路图负载负载电阻电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上,输入电压Vin 则控制三极管开关的开启则控制三极管开关的开启(open) (open) (open) 与闭合与闭合与闭合(closed) (closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。
详细的说,当Vin 为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)(cut off)(cut off)区。
区。
区。
同理,当Vin 为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃工作于饱和区极管乃工作于饱和区(saturation)(saturation)(saturation)。
编辑本段开关三极管的工作原理截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN 结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,即为三极管的截止状态。
简述三极管的开关的作用
三极管是一种非常重要的电子器件,它的主要作用之一是作为开关来控制电路的开启和关闭。
三极管在数字电子设备、电源、放大器等电子领域广泛应用。
三极管的开关作用是通过控制输入信号的大小来控制输出电流或电压的开启与关闭。
在三极管中,有三个电极:基极、发射极和集电极。
当输入信号加在三极管的基极上时,如果基极电流大于某一阈值,那么三极管就进入饱和区,相当于一个导通的开关;反之,如果基极电流小于阈值,三极管则处于截止区,相当于一个断开的开关。
三极管的开关作用通过放大和控制输入信号来实现。
当基极电流较小时,三极管处于截止区,此时输出电流或电压几乎为零。
当基极电流大于阈值时,三极管进入饱和区,此时输出电流或电压达到最大值。
通过控制输入信号的大小,可以改变三极管的开关状态,从而控制输出电路的开启和关闭。
三极管的开关作用具有以下优点:
1. 高速开关:三极管可以以非常快的速度进行开关操作,适用于高频电路。
2. 大电流驱动能力:三极管可以承受较大的电流,适用于需要驱动大功率负载的电路。
3. 可靠性:三极管通常都是固态器件,没有机械部件,更加可靠且寿命较长。
综上所述,三极管作为一种重要的电子器件,其开关作用可以通过控制输入信号的大小来控制输出电路的开启和关闭。
三极管的开关功能使得它在电子领域的应用非常广泛。
三极管开关原理引言三极管是一种常用的电子器件,广泛应用于电子电路中。
它可以作为放大器、开关和其他电路元件的基础组件。
本文将详细解释与三极管开关原理相关的基本原理,包括三极管的结构、工作原理、工作模式以及应用案例。
三极管的结构三极管由三个相互连接的区域组成,分别是发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
其中,发射极是三极管的输出端,基极是控制端,集电极是输入端。
三极管的结构通常有两种类型:NPN型和PNP型。
NPN型三极管中,发射极和基极是N型材料,集电极是P型材料;PNP型三极管中,发射极和基极是P 型材料,集电极是N型材料。
三极管的工作原理三极管的工作原理基于PN结的正向和反向偏置。
当PN结正向偏置时,发射极和基极之间的电压为正,电流可以流动;当PN结反向偏置时,发射极和基极之间的电压为负,电流无法流动。
在正常工作状态下,三极管的发射极和基极之间会有一个正向偏置电压,使得发射极和基极之间形成一个正向偏置的PN结。
此时,发射极和基极之间会有一个电流流过,称为基极电流(IB)。
当在三极管的基极上加上一个正向偏置电压时,基极电流会增大,导致发射极电流(IE)也增大。
此时,三极管处于放大器模式,可以放大输入信号。
当在三极管的基极上加上一个负向偏置电压时,基极电流会减小,导致发射极电流也减小。
当基极电流减小到一定程度时,发射极电流几乎为零,三极管处于截止模式,无法放大输入信号。
三极管的工作模式根据三极管的工作状态,可以将其分为三种工作模式:放大模式、截止模式和饱和模式。
放大模式当三极管的基极电流适当增大时,三极管处于放大模式。
此时,三极管可以放大输入信号,并将其输出到集电极。
放大模式下,三极管的集电极电流(IC)与基极电流之间存在一个比例关系,称为放大倍数(β)。
当三极管的基极电流减小到一定程度时,三极管处于截止模式。
此时,三极管无法放大输入信号,集电极电流几乎为零。
饱和模式当三极管的基极电流进一步增大时,三极管处于饱和模式。
三极管 mos管开关三极管和MOS管是现代电子技术中常见的开关元件,它们的特性使得它们在各种电路和设备中得到广泛应用。
以下将对三极管和MOS管的工作原理、特点和应用进行较为生动、全面和有指导意义的讲解。
首先,我们来看看三极管。
三极管是一种三端元件,它由三个控制极、输出极和输入极组成。
三极管通常被用作放大器和开关,具有放大电流的能力。
当将适当的电压施加在控制极上时,三极管可以放大输入信号并将其传送到输出极。
这种放大效应使得三极管在音频放大器、射频放大器和大功率放大器等电子设备中得到广泛应用。
三极管的工作原理基于PN结的导电性。
当PN结被正向偏置时,三极管处于导通状态,允许电流通过。
当PN结被反向偏置时,三极管处于截止状态,电流无法通过。
根据这个原理,我们可以利用三极管的开关特性来实现各种电路的控制和调节。
其次,我们来了解MOS管。
MOS管是金属氧化物半导体场效应管的简称,是一种四端元件,由栅极、漏极、源极和漏源相隔的薄膜组成。
MOS管通常被用作数字逻辑电路和模拟电路中的开关。
MOS管具有低功耗、高频率和高电流驱动能力等特点,并且在集成电路中得到广泛应用。
MOS管的工作原理基于栅极电势的变化。
当栅极电势很低时,MOS管处于截止状态,电流无法通过;当栅极电势逐渐增加时,MOS管会逐渐导通并允许电流通过。
这种栅极电势控制开关状态的特性使得MOS管在数字电路中扮演着重要的角色,如逻辑门和存储单元等。
除了工作原理的不同,三极管和MOS管在许多方面都有所差异。
首先,三极管需要较高的电压才能正常工作,而MOS管则可以在低电压下工作。
其次,MOS管具有更快的开关速度和更低的功耗,适用于高频率和功耗敏感的电子设备。
最后,MOS管的制造成本更低,体积更小,更易于集成到集成电路中。
三极管和MOS管作为开关元件在各种电路和设备中发挥着重要作用。
在数字电子技术中,它们被广泛应用于计算机、通信设备和嵌入式系统等。
在模拟电子技术中,它们被用于放大器、滤波器和功率控制电路等。
三极管开关电路工作原理解析三极管开关电路是一种常用的电路配置,它可以实现在开关状态间快速切换,并可以控制电路的通断。
在许多电子设备中,三极管开关电路被广泛应用,比如计算机、通信系统以及各种控制系统等。
本文将对三极管开关电路的工作原理进行详细解析。
三极管开关电路通常由三个主要元件组成:一个三极管、一个电阻和一个负载。
三极管具有三个部分:发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
电流流经三极管的过程可以分为两种情况,即工作在开状态和工作在关状态。
当三极管处于开状态时,电路中的电流从集电极到发射极流动。
此时,基极和发射极之间的电压高于某个特定的阈值,称为饱和电压,通常为0.7伏特。
非常重要的一点是,只有当基极电压高于饱和电压时,三极管才能工作在开状态。
当三极管工作在开状态时,电路中的电流可以流动到负载上。
这样,负载上就会得到所需的电流,实现电路的通断控制。
当基极电压低于饱和电压时,三极管将会进入关断状态,导致电流停止流动,负载上的电压也会降为零。
三极管开关电路的工作原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设我们有一个LED灯作为负载,需要通过三极管进行控制。
当驱动电压施加在基极与发射极之间时,就可以使得三极管工作在开状态。
这样,电流就会从集电极到发射极流动,从而使得LED灯发光。
在三极管开关电路中,电阻起着重要的作用。
通过调整电阻的阻值,可以改变基极电压,进而控制三极管的开关状态。
如果电阻的阻值较大,基极电压就会低于饱和电压,从而使得三极管工作在关断状态。
相反,如果电阻的阻值较小,基极电压就会高于饱和电压,使得三极管工作在开状态。
此外,三极管的工作速度也是三极管开关电路的一个重要因素。
在一些应用中,需要快速切换电路的开关状态,三极管的工作速度就成为一个关键问题。
通常情况下,三极管的工作速度取决于其截止频率。
截止频率越高,三极管的工作速度就越快,从而实现快速切换电路状态。
总结起来,三极管开关电路是一种常用的电路配置,通过控制三极管的基极电压,可以实现电路的快速通断控制。
简单的三极管开关电路
三极管开关电路是一种常见的数字电路,用于将输入信号转换为输出信号的开关动作。
其基本结构包括三极管、电阻和电源。
一种简单的三极管开关电路是单极性电源开关电路。
它由一个PNP型三极管、一对电阻和一个电源组成。
电路的输入由一
个开关控制,开关接通时输入为高电平,开关断开时输入为低电平。
电源通过一个电阻连接到三极管的发射极,另一个电阻连接到三极管的基极,基极与负极通过一个电流限制电阻相连。
负极与发射极之间则是负载。
当开关控制输入为高电平时,三极管的基极电流大于基极电流限制电阻的电流,使得三极管工作在放大区,输出为高电平。
当开关控制输入为低电平时,三极管的基极电流小于基极电流限制电阻的电流,使得三极管进入截止区,输出为低电平。
这样,通过开关的控制,可以实现输入信号的开关动作,将高低电平转换为输出信号。
开关三极管的外形与普通三极管外形相同,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。
由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。
开关三极管简介:开关三极管的外形与普通三极管外形相同,它工作于截止区和饱和区,相当于电路的切断和导通。
由于它具有完成断路和接通的作用,被广泛应用于各种开关电路中,如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。
开关三极管电路图:负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上,输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。
详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃工作于截止(cut off)区。
同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃工作于饱和区(saturation)。
开关三极管工作原理:截止状态当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,即为三极管的截止状态。
开关三极管处于截止状态的特征是发射结,集电结均处于反向偏置。
导通状态当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并且当基极的电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不再怎么变化,此时三极管失去电流放大作用,集电极和发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态,即为三极管的导通状态。
开关三极管处于饱和导通状态的特征是发射结,集电结均处于正向偏置。
三极管开关损耗计算
(最新版)
目录
1.三极管开关的基本概念
2.三极管开关的损耗类型
3.计算三极管开关损耗的方法
4.总结
正文
一、三极管开关的基本概念
三极管(Transistor)是一种常见的半导体元器件,具有放大和开关等功能。
在电子电路中,三极管常被用作开关元件,用于控制电流的流动和截止。
当三极管处于开关状态时,会有一定的损耗产生,这种损耗被称为三极管开关损耗。
二、三极管开关的损耗类型
1.导通损耗:当三极管处于导通状态时,由于电流流过三极管,会产生一定的热量,导致温度升高,从而产生损耗。
2.截止损耗:当三极管处于截止状态时,虽然电流为零,但仍有一定的漏电流流过三极管,也会产生一定的损耗。
3.动态损耗:在三极管开关过程中,由于电流的变化,会产生一定的动态损耗。
三、计算三极管开关损耗的方法
计算三极管开关损耗的方法有多种,其中较为常见的是基于电路模拟和实际测试的方法。
1.基于电路模拟的方法:通过建立三极管开关电路模型,利用电路仿
真软件(如 Multisim、Protel 等)进行模拟,得到开关状态下的电流、电压等参数,进而计算出三极管开关损耗。
2.基于实际测试的方法:通过搭建实际电路,对三极管开关进行实际测试,测量开关过程中的电流、电压等参数,然后根据损耗公式计算出三极管开关损耗。
四、总结
三极管开关损耗是影响电子设备性能和可靠性的重要因素。
三极管典型开关电路三极管是一种常用的电子元件,可以用来实现各种电路功能。
其中,三极管的典型开关电路广泛应用于数码电子产品、功率控制电路等领域。
下面将从三极管的基本工作原理、典型的开关电路及其应用展开阐述。
三极管是由三个控制极(基极、发射极、集电极)组成,一般用来放大电流或者作为开关使用。
在开关电路中,三极管的工作状态有两种,即饱和状态和截止状态。
在饱和状态时,三极管导通,此时基极发出的微弱电流会放大成较大的电流输出;而在截止状态时,三极管不导电,无输出电流。
通过改变基极电压或者基极电流来控制三极管的工作状态,从而实现开关电路的功能。
典型的三极管开关电路有两种,分别是共发射极开关电路和共集电极开关电路。
下面将分别介绍这两种开关电路及其应用。
首先是共发射极开关电路。
这种电路结构简单,常用于小功率开关电路。
该电路的输入信号通过基极到达发射极,通过改变基极电流来控制三极管的工作状态。
当基极电流较小时,三极管处于截止状态,无输出电流;而当基极电流较大时,三极管处于饱和状态,有输出电流。
这种开关电路常用于触发器、脉冲调制和数字逻辑电路等应用中。
其次是共集电极开关电路,又称为集电极开关电路。
该电路具有较高的电压放大倍数,常用于大功率开关电路。
该电路的输入信号通过基极到达发射极,基极电流控制发射极电流的大小,进而影响集电极电流。
当基极电流较小时,三极管处于截止状态,无输出电流;而当基极电流较大时,三极管处于饱和状态,有输出电流。
该开关电路常用于功率开关、计时器、电源开关和电动机驱动等应用中。
三极管的开关电路在实际应用中具有广泛的用途。
例如,三极管的共发射极开关电路可以用于控制数码电子产品中的LED灯的亮灭;而共集电极开关电路可以实现电源的开关控制和电动机的驱动控制等。
此外,三极管的开关电路也常用于功率控制电路中,如用于调光控制、变频驱动等。
这些应用使得三极管开关电路在现代电子产品中发挥着重要的作用。
总结起来,三极管典型开关电路有共发射极开关电路和共集电极开关电路。
三极管开关原理及运用三极管开关的原理是基于三极管的特性和工作原理。
三极管是一种具有两个 pn 结的半导体器件,由三个材料层构成,分别是:发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。
基极通过控制发射极和集电极之间的电流,实现对集电极电流的控制。
当基极电流大于一定阈值时,三极管会进入饱和区,此时集电极电流几乎等于发射极电流,即三极管处于导通状态;当基极电流小于一定阈值时,三极管会进入截止区,此时基极电流几乎为零,三极管处于关闭状态。
三极管的开关特性使其具有以下几个优点:1.快速开关速度:由于三极管开关的工作原理,其开关速度很快,可以在微秒级别之内完成开关动作,适用于高频率的开关应用。
2.较低的控制功耗:在工作状态下,三极管的基极电流很小,控制功耗也较低,能够实现高效能的开关操作。
3.较高的电流放大能力:三极管具有较高的电流放大能力,可以通过小信号控制大电流的流动。
这使得三极管开关在控制各种负载的电流时具有较大的灵活性和适用性。
4.适用于多种应用:三极管开关可以用于直流和交流电路的开关控制和信号放大,广泛应用于各种电子设备中。
1.电源开关:三极管开关可以用于电源开关电路中,实现对电源输出的开关控制。
通过控制基极电流,可以实现将电源电压传递给负载或断开负载与电源的连接,从而实现对电源的开关控制。
2.电机控制:三极管开关可以用于电机控制电路中,实现对电机的开关和速度控制。
通过控制三极管的开关状态,可以实现电机的启动、停止和速度调节等功能。
3.信号放大:三极管开关可以用作信号放大器,在放大电路中起到放大和调节信号的作用。
通过三极管放大器,可以将微弱的输入信号放大到较大的幅度,使其能够被后续电路所识别和处理。
4.时序控制:三极管开关可以用于时序控制电路中,实现时序信号的触发和控制。
通过控制三极管的开关状态和触发方式,可以实现对时序信号的精确控制,适用于时序电路和计时电路等应用。
总之,三极管开关是一种基于三极管的电子开关,具有快速开关速度、较低的控制功耗、较高的电流放大能力等优点,被广泛应用于电子设备中的电源开关、电机控制、信号放大和时序控制等方面。
PNP和NPN的区别一.开关三极管的工作原理:截止状态:当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压,基极电流为零,集电极电流和发射极电流都为零,三极管这时失去了电流放大作用,集电极和发射极之间相当于开关的断开状态,即为三极管的截止状态饱和导通状态:当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并且当基极的电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不再怎么变化,此时三极管失去电流放大作用,集电极和发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态,即为三极管的导通状态。
开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。
PNP型三极管:由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管,称为PNP 型三极管。
也可以描述成,电流从发射极E流入的三极管. PNP型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0.NPN型三极管:由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管,称为NPN型三极管. 也可以描述成,电流从发射极E流出的三极管.两者的区别:NPN和PNP主要就是电流方向和电压正负不同,说得“专业”一点,就是“极性”问题。
NPN 是用B→E 的电流(IB)控制C→E 的电流(IC),E极电位最低,且正常放大时通常C极电位最高,即VC > VB > VE。
PNP 是用E→B 的电流(IB)控制E→C 的电流(IC),E极电位最高,且正常放大时通常C极电位最低,即VC < VB < VE。
PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止,输出两种状态,属于开关型传感器。
但输出信号是截然相反的,即高电平和低电平。
NPN输出是低电平0,PNP输出的是高电平1。
接近开关:接近开关有两线制和三线制之区别,三线制接近开关又分为NPN型和PNP型,它们的接线是不同的。
请见下图所示:三线制简单的讲就是信号输出分PNP型(24V输出)和NPN型(0V输出)。
一个实用三极管开关电路的分析
一、电路概述
三极管开关电路是由三极管、电阻和电容构成的电路,它可以实现一
个单向的开关控制,即控制电路中的电流及电压。
本电路是一个标准的三
极管开关电路,控制在三极管的基极,通过三极管的发射极控制电路中的
电流及电压,当三极管处于导通状态时,电路中可以流过电流,从而控制
电压电流的大小。
二、三极管开关电路结构
这里采用的是三极管NPN型开关,电源电压为5V,其中R1,R2分别
是2.2k和1k的电阻,C1是一个电容,用来控制三极管的开关时间,其
它部件和电路参数的参数也如上图所示。
三、电路工作原理
当电路处于关闭状态时,电源供电至R1和R2,由R2引出的电流流
过三极管,到达三极管的基极,此时由于基极电压太低,使得三极管处于
非导通状态,三极管的发射极及接口端不能连接,此时电路处于关断状态,此时电流不能流过电路,实现控制电流和电压的功能。
当电路处于导通状态时,当接口端通过按钮接入信号信号时,三极管
的基极电压会升高,使得三极管处于导通状态,此时发射极可以和接口端
连接,从而形成一个闭合电路,电流可以流过电路,电压可以较大或较小,实现控制电流和电压的功能。
三极管开关状态的条件《三极管开关状态的条件》我有个朋友,叫小李,这人对电子电路特别痴迷。
有次我们一起捣鼓一个小电路项目,里面用到了三极管。
小李当时就和我说:“你知道吗?这三极管可神奇了,有时候它就像一个完美的开关,但我老是搞不太清楚它在什么条件下才能妥妥地工作在开关状态。
”我一听,这可就勾起我的话匣子了。
咱先说说三极管是什么玩意儿。
三极管呢,就像是一个小小的交通指挥员,它有三个“路口”,分别叫集电极(C)、基极(B)和发射极(E)。
对于三极管能处于开关状态,那得从几个方面来考虑。
首先是电压方面。
在NPN型三极管里哈,要是想让它进入“开”的状态,也就是饱和导通,你得给基极- 发射极之间加正向偏置电压,一般来说这个电压得达到一定的值,像硅管大概左右,就好比你得给它一个足够的信号,告诉它:“嘿,哥们,该干活啦!”而集电极- 发射极之间的电压呢,就得足够小。
再反过来,要让它处于“关”的状态,基极- 发射极之间的正向偏置电压得消失,或者给它一个反向偏置电压,这时候集电极- 发射极之间就基本断开了,电流基本上过不去了,就好像把路给堵上了一样。
然后是电流。
要让三极管进入饱和导通这个“开”的状态,基极电流得够大才行。
大到什么程度呢?有个公式,就是基极电流乘以三极管的电流放大倍数要大于集电极的最大允许电流。
我就跟小李说:“你看哈,这就好像推一辆车,你得使够劲儿才能把车推动走。
基极电流就是你的劲儿,放大倍数是个帮手,得让这个劲儿能让集电极的电流动起来。
”在电路设计里啊,这基极电阻可重要了。
有一次我们画电路的时候,小李就疏忽了基极电阻的值。
他随便弄了个很大的值,结果三极管就不听话了,没有按照我们想的那样进行开关动作。
为啥呢?因为基极电阻太大,基极电流就小得可怜,就没法让三极管进入饱和导通了。
就好比你想打开一扇很重的门,你却只使了一点点力气,那门肯定纹丝不动啊。
我就笑话他:“你这是想让三极管罢工啊。
”然后我们就重新调整了基极电阻。
三极管的开关原理
三极管,顾名思义,是由三个电极(E、N、C)组成的一种半导体器件。
三极管的工作原理是什么呢?答案是:当电路接通时,三极管内部的电子会从一极流向另一极。
而电子流动的方向与电流方向相反。
因此,在电路中就可以将电流从一个极流向另一个极,从而实现电路的接通与断开。
三极管的种类很多,按照工作原理可分为三类:PNP型、NPN型和PNP—NPN型。
(1)PNP型
PNP型是由一个NPN型基片和一个或多个NPN基片制成。
它是目前最常用的一种类型,它的基片是一块很薄的半导体,叫做“P”。
在“P”中有一个很大的电阻,这个电阻称为“NPN”。
在PNP型中,P基片和N基片都有一层极薄的半导体,叫做“P”。
NPN型是由两个PNP元件和两个NPN元件组成的。
其中一个PNP元件有一个大电阻,称为“P”;另一个PNP元件有一个小电阻,称为“N”。
—— 1 —1 —。
三极管 pnp 开关电路三极管(transistor)是一种常用的电子器件,具有放大和开关功能。
PNP三极管是其中一种类型,其结构和工作原理与NPN三极管相反。
本文将介绍PNP三极管的开关电路。
PNP三极管开关电路是利用PNP三极管的导通和截止状态来控制电路的开关。
在这种电路中,PNP三极管的基极(base)通过输入信号控制,而发射极(emitter)和集电极(collector)则连接到外部电路中。
当输入信号为高电平时,基极电流增大,PNP三极管导通,其发射极和集电极之间形成低阻抗通路,外部电路中的电流可以流通;当输入信号为低电平时,基极电流减小,PNP三极管截止,其发射极和集电极之间形成高阻抗断路,外部电路中的电流无法流通。
PNP三极管开关电路的一个典型应用是用于驱动负载,如电机或继电器。
在这种应用中,PNP三极管作为开关控制电路,可以通过控制输入信号的高低电平来实现对负载的开关控制。
当输入信号为高电平时,PNP三极管导通,负载得到电流供应,实现闭合;当输入信号为低电平时,PNP三极管截止,负载无电流供应,实现断开。
PNP三极管开关电路的优点是控制电路简单,成本低廉。
由于PNP 三极管导通时,其发射极和集电极间的电压降较小,因此可以实现较低的功耗。
此外,PNP三极管的输入信号可以是非常小的电流,从而降低了对控制信号的要求。
然而,PNP三极管开关电路也存在一些限制。
首先,由于PNP三极管的导通是由输入信号的低电平控制的,因此其输入信号的逻辑与常用的数字电路相反。
这意味着在使用PNP三极管开关电路时,需要特别注意不要与其他数字电路产生混淆。
其次,PNP三极管开关电路的速度较慢,适用于低频应用。
如果需要高速开关电路,可能需要考虑其他器件或电路设计。
总结起来,PNP三极管开关电路是一种常用的电路设计,适用于控制负载的开关。
它具有简单、低成本、低功耗的优点,但需要注意与其他数字电路的逻辑关系以及其速度较慢的限制。
名词解释三极管的开关特性三极管是一种重要的电子器件,常用于电子电路中的开关和放大功能。
它由三个控制层、基本层和输出层组成,具有灵活的开关特性。
在电子技术领域中,三极管的开关特性是指在特定电压和电流条件下,三极管可以实现开关的状态转换,即在低电压输入情况下传导电流,而在高电压输入情况下截断电流。
三极管的开关特性是由其特殊的结构和材料性质所决定的。
它包括两种常见类型:NPN型和PNP型。
NPN型三极管由两个P型半导体夹着一个N型半导体构成,而PNP型三极管则相反,由两个N型半导体夹着一个P型半导体构成。
这种结构可以实现电流的双向流动,并且通过控制基极电流可以实现开关的状态变化。
在三极管的开关特性中,主要存在两种工作状态:饱和状态和截止状态。
饱和状态是当三极管的输入电压高于一定阈值时,经过适当的基极电流驱动后,三极管的集电极与发射极之间的电压非常低,导致电流流过。
这种状态下,三极管相当于一个导通的开关,电流可以在电路中流动。
而截止状态则是当三极管的输入电压低于一定阈值时,三极管的集电极与发射极之间的电阻非常高,导致电流无法流过。
此时,三极管相当于一个断开的开关,电路中的电流被截断。
三极管的开关特性在电子电路中起到了重要的作用。
它可以实现逻辑门、计时器、振荡器等电路的构建。
通过控制三极管输入电压的变化,可以改变电路中的电流流向,实现不同的功能。
在数字电路中,三极管的开关特性被广泛应用于逻辑门的设计和实现。
通过组合不同的逻辑门,可以构建出各种复杂的电路,用于处理和操作数字信号。
除了在数字电路中的应用,三极管的开关特性在模拟电路中也有广泛的应用。
在放大器电路中,三极管可以作为信号放大的关键元件,通过控制输入电压的变化,实现对输入信号的放大和处理。
在功率放大电路中,三极管可以承受高电流和高功率的输入,实现对功率信号的放大和转换。
总结起来,三极管的开关特性在电子电路中起着重要的作用。
通过控制输入电压和电流条件,三极管可以实现开关的状态转换,从而实现电路功能的改变。
开关三极管开关三极管目录开关三极管 (2)目录 (2)1 三极管开关电路设计 (2)2 三极管开关电路工作原理解析 (20)三极管开关电路设计三极管除了可以当做交流信号放大器之外,也可以做为开关之用。
严格说起来,三极管与一般的机械接点式开关在动作上并不完全相同,但是它却具有一些机械式开关所没有的特点。
图1所示,即为三极管电子开关的基本电路图。
由下图可知,负载电阻被直接跨接于三极管的集电极与电源之间,而位居三极管主电流的回路上,图1 基本的三极管开关输入电压Vin则控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作,当三极管呈开启状态时,负载电流便被阻断,反之,当三极管呈闭合状态时,电流便可以流通。
详细的说,当Vin为低电压时,由于基极没有电流,因此集电极亦无电流,致使连接于集电极端的负载亦没有电流,而相当于开关的开启,此时三极管乃胜作于截止(cut off)区。
同理,当Vin为高电压时,由于有基极电流流动,因此使集电极流过更大的放大电流,因此负载回路便被导通,而相当于开关的闭合,此时三极管乃胜作于饱和区(saturation)。
838电子一、三极管开关电路的分析设计由于对硅三极管而言,其基射极接面之正向偏压值约为0.6伏特,因此欲使三极管截止,Vin 必须低于0.6伏特,以使三极管的基极电流为零。
通常在设计时,为了可以更确定三极管必处于截止状态起见,往往使Vin值低于0.3伏特。
(838电子资源)当然输入电压愈接近零伏特便愈能保证三极管开关必处于截止状态。
欲将电流传送到负载上,则三极管的集电极与射极必须短路,就像机械开关的闭合动作一样。
欲如此就必须使Vin达到够高的准位,以驱动三极管使其进入饱和工作区工作,三极管呈饱和状态时,集电极电流相当大,几乎使得整个电源电压Vcc均跨在负载电阻上,如此则VcE便接近于0,而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。
在理想状况下,根据奥姆定律三极管呈饱和时,其集电极电流应该为﹕因此,基极电流最少应为:(式1)上式表出了IC和IB之间的基本关系,式中的β值代表三极管的直流电流增益,对某些三极管而言,其交流β值和直流β值之间,有着甚大的差异。
欲使开关闭合,则其Vin值必须够高,以送出超过或等于(式1) 式所要求的最低基极电流值。
由于基极回路只是一个电阻和基射极接面的串联电路,故Vin可由下式来求解﹕(式2)一旦基极电压超过或等于(式2) 式所求得的数值,三极管便导通,使全部的供应电压均跨在负载电阻上,而完成了开关的闭合动作。
总而言之,三极管接成图1的电路之后,它的作用就和一只与负载相串联的机械式开关一样,而其启闭开关的方式,则可以直接利用输入电压方便的控制,而不须采用机械式开关所常用的机械引动(mechanical actuator)﹑螺管柱塞(solenoid plunger)或电驿电枢(relay armature)等控制方式。
为了避免混淆起见,本文所介绍的三极管开关均采用NPN三极管,当然NPN三极管亦可以被当作开关来使用,只是比较不常见罢了。
例题1试解释出在图2的开关电路中,欲使开关闭合(三极管饱和) 所须的输入电压为何﹖并解释出此时之负载电流与基极电流值﹖解﹕由2式可知,在饱和状态下,所有的供电电压完全跨降于负载电阻上,因此由方程式(1) 可知因此输入电压可由下式求得﹕图2 用三极管做为灯泡开关由例题1-1得知,欲利用三极管开关来控制大到1.5A的负载电流之启闭动作,只须要利用甚小的控制电压和电流即可。
此外,三极管虽然流过大电流,却不须要装上散热片,因为当负载电流流过时,三极管呈饱和状态,其VCE趋近于零,所以其电流和电压相乘的功率之非常小,根本不须要散热片。
二、三极管开关与机械式开关的比较截至目前为止,我们都假设当三极管开关导通时,其基极与射极之间是完全短路的。
事实并非如此,没有任何三极管可以完全短路而使VCE=0,大多数的小信号硅质三极管在饱和时,VCE(饱和) 值约为0.2伏特,纵使是专为开关应用而设计的交换三极管,其VCE(饱和) 值顶多也只能低到0.1伏特左右,而且负载电流一高,VCE(饱和) 值还会有些许的上升现象,虽然对大多数的分析计算而言,VCE(饱和) 值可以不予考虑,但是在测试交换电路时,必须明白VCE(饱和) 值并非真的是0。
虽然VCE(饱和)的电压很小,本身微不足道,但是若将几个三极管开关串接起来,其总和的压降效应就很可观了,不幸的是机械式的开关经常是采用串接的方式来工作的,如图3(a)所示,三极管开关无法模拟机械式开关的等效电路(如图3(b)所示)来工作,这是三极管开关的一大缺点。
图3 三极管开关与机械式开关电路幸好三极管开关虽然不适用于串接方式,却可以完美的适用于并接的工作方式,如图4所示者即为一例。
三极管开关和传统的机械式开关相较,具有下列四大优点﹕图4三极管开关之并联联接(1)三极管开关不具有活动接点部份,因此不致有磨损之虑,可以使用无限多次,一般的机械式开关,由于接点磨损,顶多只能使用数百万次左右,而且其接点易受污损而影响工作,因此无法在脏乱的环境下运作,三极管开关既无接点又是密封的,因此无此顾虑。
(2)三极管开关的动作速度较一般的开关为快,一般开关的启闭时间是以毫秒(ms)来计算的,三极管开关则以微秒(μs)计。
(3)三极管开关没有跃动(bounce) 现象。
一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作,然后才能逐渐达到稳定状态。
(4)利用三极管开关来驱动电感性负载时,在开关开启的瞬间,不致有火花产生。
反之,当机械式开关开启时,由于瞬间切断了电感性负载样上的电流,因此电感之瞬间感应电压,将在接点上引起弧光,这种电弧非但会侵蚀接点的表面,亦可能造成干扰或危害。
三、三极管开关的测试三极管开关不像机械式开关可以光凭肉眼就判断出它目前的启闭状态,因此必须利用电表来加以测试。
在图5所示的标准三极管开关电路中,当开关导通时,VEC的读值应该为0,反之当开关切断时,VCE应对于VCC。
三极管开关在切断的状况下,由于负载上没有电流流过,因此也没有压降,所以全部的供应电压均跨降在开关的两端,因此其VCE值应等于VCC,这和机械式开关是完全相同的。
如果开关本身应导通而未导通,那就得测试Vin的大小了。
欲保证三极管导通,其基极的Vin电压值就必须够高,如果Vin值过低,则问题就出自信号源而非三极管本身了。
假使在Vin的准位够高,驱动三极管导通绝无问题时,而负载却仍未导通,那就要测试电源电压是否正常了。
在导通的状态下,硅三极管的VBE值约为0.6伏特,假使Vin值够高,而VBE值却高于和低于0.6伏特,例如VBE为1.5伏特或0.2伏特,这表示基射极接面可能已经损坏,必须将三极管换掉。
当然这一准则也未必百分之百正确,许多大电流额定的功率三极管,其VBE值经常是超过1伏特的,因此即使VBE的读值达到1.5伏特,也未必就能肯定三极管的接面损坏,这时候最好先查阅三极管规格表后再下断言。
一旦VBE正常且有基极电流流动时,便必须测试VCE值,假使VCE趋近于VCC,就表示三极管的集基接面损坏,必须换掉三极管。
假使VCE趋近于零伏特,而负载仍未导通,这可能是负载本身有开路现象发生,因此必须检换负载。
图5 三极管开关电路,各主要测试电的电压图当Vin降为低电压准位,三极管理应截止而切断负载,如果负载仍旧未被切断,那可能是三极管的集基极和集射极短路,必须加以置换。
第二节基本三极管开关之改进电路有时候,我们所设定的低电压准位未必就能使三极管开关截止,尤其当输入准位接近0.6伏特的时候更是如此。
想要克服这种临界状况,就必须采取修正步骤,以保证三极管必能截止。
图6就是针对这种状况所设计的两种常见之改良电路。
图6 确保三极管开关动作,正确的两种改良电路图6(a) 的电路,在基射极间串接上一只二极管,因此使得可令基极电流导通的输入电压值提升了0.6伏特,如此即使Vin值由于信号源的误动作而接近0.6伏特时,亦不致使三极管导通,因此开关仍可处于截止状态。
图6(b)的电路加上了一只辅助-截止(hold-off)电阻R2,适当的R1,R2及Vin值设计,可于临界输入电压时确保开关截止。
由图6(b)可知在基射极接面未导通前(IB0),R1和R2形成一个串联分压电路,因此R1必跨过固定(随Vin而变) 的分电压,所以基极电压必低于Vin值,因此即使Vin接近于临界值(Vin=0.6伏特) ,基极电压仍将受连接于负电源的辅助-截止电阻所拉下,使低于0.6伏特。
由于R1,R2及VBB值的刻意设计,只要Vin 在高值的范围内,基极仍将有足够的电压值可使三极管导通,不致受到辅助-截止电阻的影响。
加速电容器(speed-up capacitors)在要求快速切换动作的应用中,必须加快三极管开关的切换速度。
图7为一种常见的方式,此方法只须在RB电阻上并联一只加速电容器,如此当Vin由零电压往上升并开始送电流至基极时,电容器由于无法瞬间充电,故形同短路,然而此时却有瞬间的大电流由电容器流向基极,因此也就加快了开关导通的速度。
稍后,待充电完毕后,电容就形同开路,而不影响三极管的正常工作。
图7 加了加速电容器的电路一旦输入电压由高准位降回零电压准位时,电容器会在极短的时间内即令基射极接面变成反向偏压,而使三极管开关迅速切断,这是由于电容器的左端原已充电为正电压,如图6-9所示,因此在输入电压下降的瞬间,电容器两端的电压无法瞬间改变仍将维持于定值,故输入电压的下降立即使基极电压随之而下降,因此令基射极接面成为反向偏压,而迅速令三极管截止。
适当的选取加速电容值可使三极管开关的切换时间减低至几十分之微秒以下,大多数的加速电容值约为数百个微微法拉(pF) 。
有时候三极管开关的负载并非直接加在集电极与电源之间,而是接成图8的方式,这种接法和小信号交流放大器的电路非常接近,只是少了一只输出耦合电容器而已。
这种接法和正常接法的动作恰好相反,当三极管截止时,负载获能,而当三极管导通时,负载反被切断,这两种电路的形式都是常见的,因此必须具有清晰的分辨能力。
图8 将负载接于三极管开关电路的改进接法图腾式开关(Totem-pole switches)假使图8的三极管开关加上了电容性负载(假定其与RLD并联) ,那么在三极管截止后,由于负载电压必须经由RC电阻对电容慢慢充电而建立,因此电容量或电阻值愈大,时间常数(RC) 便愈大,而使得负载电压之上升速率愈慢,在某些应用中,这种现象是不容许的,因此必须采用图9的改良电路。
图9 图腾式三极管开关图腾式电路是将一只三极管直接迭接于另一三极管之上所构成的,它也因此而得名。
欲使负载获能,必须使Q1三极管导通,同时使Q2三极管截断,如此负载便可经由Q1而连接至VCC 上,欲使负载去能,必须使Q1三极管截断,同时使Q2三极管导通,如此负载将经由Q2接地。