怎样规划三极管电路,使三极管的作业电流最大?三极管有三个作业区间:截止、扩大和饱满,三极管到达饱满时作业电流是最大的,那么怎样规划使三极管作业在饱满区呢?
三极管的基本原理
为了让新手更了解三极管的用法,下面先简略介绍一下三极管的基本原理,三极管一共有三个引脚,也便是三极管的三个极:基极、集电极和发射极,三极管由两个PN结组成, 其组合不同而分为NPN和PNP两种类型,其结构及符号如下图所示。
三极管归于电流型操控元器件,也便是小电流操控大电流,其有三个作业区间:截止区、扩大区和饱满区。截止区的条件(假定BE的压降为0.6V):Ube<0.6V(NPN),Ube>-0.6V(PNP),此刻Ib=0,EC之间的内阻很大(相当于开路)。
扩大区:Ube≈0.6V,Ib有电流,满意Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,也便是说Ib越大则Ic就越大,β为三极管的扩大倍数,此刻发射结正偏,集电结反偏。
饱满区:当基极电流持续增大而集电极电流不再增大时(趋于稳定),此刻三极管到达饱满,饱满时三极管的集电结正偏,发射结正偏。
实例阐明
(1)NPN三极管操控原理,原理图如下所示。假定该三极管的β系数为50,最大Ic电流为500mA,BE的压降为0.6V(三极管选型时会有相应固定的参数)。
当基极输入电压Uin<0.6V时,基极-发射极(BE)的PN结处于截止状况,Ib无电流,所以三极管截止,CE之间的内阻很大,Ic简直为零,可认为是开路状况,LED指示灯不亮。
当Uin>0.6V时,基极-发射极(BE)的PN结导通,PN结的压降为0.6V,此刻基极有电流,依据欧姆定律:基极电流Ib=(Uin-0.6)/R1。若三极管处于扩大区,满意公式Ic=βIb,已知三极管Ic最大电流为500mA,即饱满电流为500mA,由Ic=βIb,可得Ib=Ic/β,将Ic=500mA,β=50,代入可得Ib=Ic/β=10mA,也便是当基极电流Ib=10mA时,三极管处于饱满临界点状况。
由Ib=(Uin-0.6)/R1可知,改动输入电压和电阻R1的值可改动基极电流Ib,假定输入电压是固定值,可通过改动限流电阻R1的值使三极管作业在饱满区。比方,若输入电压为5V,怎样使三极管处于饱满区呢?Ib=(Uin-0.6)/R1得R1=(Uin-0.6)/Ib,先由三极管的最大Ic值和β系数推出三极管饱满时所需的操控电流Ib值(上文已求出三极管饱满时所需Ib=10mA),代入公式得R1=(5V-0.6V)/10mA=440Ω。也便是说R1>440Ω时,三极管作业于扩大区,当R1≤440Ω时,三极管处于饱满区,饱满区时,R1的值最好在临界值邻近,不要太小不然基极电流过大而焚毁三极管。
▲NPN三极管操控原理
(2)PNP三极管操控原理,原理图如下所示。假定该三极管的β系数为50,最大Ic电流为-500mA,EB的压降为0.6V(三极管选型时会有相应固定的参数)。
当输入电压Uin>4.4V时,基极无电流,三极管截止;
当输入电压Uin<4.4V时,发射结正偏导通,基极有电流,操控限流电阻R2的大小可改动基极电流,从而使三极管作业于扩大区或饱满区。
计算方法:R2=5V-0.6V-Uin/Ib,而Ic=βIb即Ib=Ic/β,所以R2=(5V-0.6V-Uin)β/Ic,若要求输入电压为0V时三极管处于饱满状况,则R2=(5V-0.6V-0)*50/500mA=440Ω。