NPN与PNP的区别及工作原理

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NPN与PNP作为开关管的设计技巧以及全系列三极管参数
1、1 NPN与PNP的区别
NPN与PNP主要就是电流方向与电压正负不同。

NPN就是用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就是用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。

1、2 NPN与PNP作为开关的使用
三极管做开关时,工作在截至与饱与两个状态。

一般就是通过控制三极管的基极电压Ub来控制三极管的导通与断开。

图1 NPN与PNP
工作状态
PNP
NPN
截止
Ueb<Uon
Ube<Uon
Ub>Uc
Uc>Ub
放大
Ueb>Uon
Ube>Uon
Ub>Uc
Uc>Ub
饱与
Ueb>Uon
Ube>Uon
Ub<Uc
Uc<Ub
表2 NPN与PNP的工作状态及条件
如上图1所示,对于NPN来说,使Ube<Uon,三极管断开,Ube>Uon,三极管导通,其中一般Ue接地,则只需控制Ub,使Ub>Uon即可使之导通。

对于PNP来说,使Ueb<Uon,三极管断开,Ueb>Uon,三极管导通,其中一般Uc接地,所以要使三极管导通既要控制Ue又要控制Ub使Ueb>Uon才行。

所以一般就是Ue为某个固定电压值,只通过控制Ub来就可以控制三极管的导通与断开。

对比NPN与PNP可知:NPN做开关时,适合放在电路的接地端使用,如图2里面Q6; PNP做开关时,适合放在电路的电源端使用,如图3。

我们一般使用芯片I/O口来控制LED灯,I/O口的逻辑电平一般为高电平3 V左右,低电平为0、3V左右。

因此可以直接控制NPN管开关,如图2里面的Q6;一般不直接控制PNP管,如图3。

我们前控板设计LED的控制电路采用如下图2的NPN三极管对地较为合适,并且双色灯最好就是使用共阳双色灯。

以双色灯的控制为例,如下图2所示
图2 双色灯的控制
图2中Q6,Q4就是放在发光二极管的接地端只需要Ub>0、7V即可导通。

图3 电源的控制
图3中Q35就放在电源端,E为固定12V,只需控制B极来导通三极管。

以下就是普遍用法:
NPN基极高电压,集电极与发射极短路、低电压,集电极与发射极开路、也就就是不工作。

PNP基极高电压、集电极与发射极开路,也就就是不工作。

如果基极加低电位,集电极与发射极短路。

a、如果输入一个高电平,而输出需要一个低电平时,首选择npn。

b、如果输入一个低电平,而输出需要一个低电平时,首选择pnp。

c、如果输入一个低电平,而输出需要一个高电平时,首选择npn。

d、如果输入一个高电平,而输出需要一个高电平时,首选择pnp。

1、3 三极管使用时钳制电压的问题、
图4 电源的控制
如上图4,在POWER_UP与三极管b极之间必须要串个电阻,否则当三极管导通后,POWER_UP位置电压会被钳制在0、7V,设计时候应当注意。