三極管簡單用用

1、1、 最簡單的電路2、 第二簡單的電路這是第二個最簡單的電路。已添加第二個晶體管將你的手指傳遞的電流進(jìn)行放大。該晶體管的增益約200，你的手指只需輕輕觸摸圖中的兩個點(diǎn)，LED就會被點(diǎn)亮。增添的三極管將通過你的手指的電流放大了約200倍再提供給原三極管，總放大倍數(shù)約40000倍。3、 放大八百萬倍的高增益電路該電路有極高的放大倍數(shù)，它可以非接觸檢測電源線是否通電。只需將它靠近墻壁，它會檢測到電源線的位置。它有約200×200×200 = 8，000，000的增益，該電路的輸入端阻抗非常高，能夠檢測周圍是否存在電場。這張照片顯示了電路的連接，檢測端接有一小塊銅箔板，能增強(qiáng)檢測電

2、場的能力。在上面的電路基礎(chǔ)上，這個電路增加一個壓電蜂鳴器，當(dāng)檢測到市電時，LED點(diǎn)亮同時蜂鳴器會發(fā)聲。三極管開關(guān)電路設(shè)計下面主要通過使用NPN三極管進(jìn)行開關(guān)電路設(shè)計，PNP三極管的開關(guān)電路與NPN的類似。 一、三極管開關(guān)電路設(shè)計的可行性及必要性可行性：用過三極管的人都清楚，三極管有一個特性，就是有飽和狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)，正是因?yàn)橛辛诉@兩種狀態(tài)，使其應(yīng)用于開關(guān)電路成為可能。必要性：假設(shè)我們在設(shè)計一個系統(tǒng)電路中，有些電壓、信號等等需要在系統(tǒng)運(yùn)行過程中進(jìn)行切斷，但是又不能通過機(jī)械式的方式切斷，此時就只能通過軟件方式處理，這就需要有三極管開關(guān)電路作為基礎(chǔ)了。二、三極管基本開關(guān)電路概述 

3、   如下（圖.1）就是一個最基本的三極管開關(guān)電路，NPN的基極需連接一個基極電阻（R2）、集電極上連接一個負(fù)載電阻（R1）    首先我們要清楚當(dāng)三極管的基極沒有電流時候集電極也沒有電流，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，即斷開；當(dāng)基極有電流時候?qū)?dǎo)致集電極流過更大的放大電流，即進(jìn)入飽和狀態(tài)，相當(dāng)于關(guān)閉。當(dāng)然基極要有一個符合要求的電壓輸入才能確保三極管進(jìn)入截止區(qū)與飽和區(qū)。圖.1 NPN基本開關(guān)電路三、三極管開關(guān)電路設(shè)計及分析（1）截止區(qū)、飽和區(qū)條件1、進(jìn)入截止區(qū)條件：上面提到了要使三級管進(jìn)入截止區(qū)的條件是當(dāng)基極沒有電流時候，但是在什么情況下能達(dá)到此要求呢

4、？對硅三極管而言，其基極跟發(fā)射極接通的正向偏壓約為0.6V，因此欲使三極管截止，基極輸入電壓（Vin）必須低于0.6V，以使三極管的基極電流為零。通常在設(shè)計時，為了令三極管必定處于截止?fàn)顟B(tài)，往往使Vin值低于0.3V。當(dāng)然基極輸入電壓愈接近0V愈能保證三極管必處于截止?fàn)顟B(tài)。2、進(jìn)入飽和區(qū)條件：首先集電極要接一個負(fù)載電阻R1，基極要接一個基極電阻R2，如圖.1所示。欲將電流傳送到負(fù)載上，則三極管的集電極與發(fā)射極必須短路。因此必須使Vin達(dá)到足夠高的電位，以驅(qū)動三極管進(jìn)入飽和工作區(qū)工作。三極管呈飽和狀態(tài)時，集電極電流相當(dāng)大，幾乎使得整個電源電壓Vcc均跨在負(fù)載電阻上，如此則Vce便接近于0，而使三

5、極管的集電極和發(fā)射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)歐姆定律，三極管呈飽和時，1）集電極飽和電流應(yīng)該為: Ic(飽和)=Vcc/R1-（公式1）集電極飽和電流2）基極電流最少應(yīng)為： Ib(飽和)=Ic(sat)/=Vcc/(*R1)-（公式2）基極飽和電流    上式表達(dá)出了Ic和Ib之間的基本關(guān)系，式中的值代表三極管的直流電流增益，對某些三極管而言，其交流值和直流值之間有著甚大的差異。欲使開關(guān)閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過或等于（公式2）式所要求的最低基極電流。由于基極回路只是一個基極電阻、基極與發(fā)射極接面的串聯(lián)電路，故Vin可由下式來

6、求解：3）基極輸入電壓Vin最少應(yīng)為： Vin=Ib(飽和)*R2 + 0.6V=Vin=（+0.6V*Vcc*R2）/（*R1）-（公式3）基極飽和輸入電壓    一旦基極電壓超過或等于(公式3) 式所求得的數(shù)值，三極管便導(dǎo)通，即進(jìn)入飽和區(qū)，使全部的供應(yīng)電壓均跨在負(fù)載電阻R1上，而完成了開關(guān)的閉合動作。（2）實(shí)例分析之用三極管做為燈泡開關(guān)    如下電路圖.2所示，燈泡的內(nèi)阻為16歐姆，基極串接電阻為1K，三極管的直流電流增益為150，現(xiàn)在我們要確定Vin的電壓為多少時候可以使三極管處于截止、飽和狀態(tài)，即可以使燈泡點(diǎn)亮或者

7、熄滅。圖.21、燈泡熄滅    只要Vin小于0.3V，此時三極管進(jìn)入截止區(qū)，集電極沒有電流流過，燈泡自然就熄滅了。2、燈泡點(diǎn)亮    要使燈泡點(diǎn)亮，則三極管的集電極必須有電流流過，即要進(jìn)入飽和區(qū)。根據(jù)公式可計算出:集電極的飽和電流為（根據(jù)公式1）：Ic(飽和)=24V/16R=1.5A基極飽和電流為（根據(jù)公式2）：Ib(飽和)=24V/(150*16)=10mA基極輸入電壓為(根據(jù)公式3)：Vin=10mA*1K+0.6V=10.6V    所以，當(dāng)Vin大于或等于10.6V時候，燈泡就會點(diǎn)亮；反之，當(dāng)

8、Vin小于或等于0.3V時候，燈泡會熄滅。    由此例子可以看出，欲利用三極管開關(guān)來控制大到1.5A的負(fù)載電流的啟閉動作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過大電流，卻不須要裝上散熱片，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流流過時，三極管呈飽和狀態(tài)，其Vce趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。（2）實(shí)例分析之用三極管做為電壓輸出開關(guān)1、供電電壓Vcc=9V；Vin使用MCU的GPIO口控制，輸出電壓為：0V與3.3V；要求Vout的輸出電壓為4V/10mA。2、9014的技術(shù)參數(shù)：集電極最大耗散功率PCM0.4W（Tamb=25）集電極最

9、大允許電流ICM=0.1A 集電極基極擊穿電壓BVCBO=50V 集電極發(fā)射極擊穿電壓BVCEO=45V 發(fā)射極基極擊穿電壓BVEBO=5V基極發(fā)射極飽和壓降VBE(sat)=1V (IC=100mA; IB=5mA)=150圖.33、計算集電極上的電阻（R1)的值    集電極最大允許電流ICM=0.1A，所以R1=Vcc/0.1A=9V/0.1A=90R，所以最小集電極的電阻為90R，我們不妨定R1的電阻為10K。所以我們?nèi)1=10K。由于Vout的電流輸出最大為10mA，為了留夠余量所以定為20mA或者30mA?，F(xiàn)在我們定為20mA，R1的功率為PR1=2

10、0mA*4V=0.08W<1/8。最后我們就可以定R1為10K貼片電阻（1/8W）。4、計算負(fù)載電阻（R3的值）    當(dāng)Vin=0V時候，三極管截止，9014的集電極沒有電流流過，Vout的值是由R1、R2這兩個電阻分壓得來的。根據(jù)分壓我們就可以算出R3的電阻值了：R3=（R1*Vout）/（Vcc-Vout）=（10K*4V）/（9V-4V）=8K由于8K電阻比較難買到，所以我們定一個較常見的8.2K，所以R3=8.2K貼片電阻（1/8W）。5、計算基極電阻（R2的值）    我們已經(jīng)知道了Vin的上限為3.3V，根據(jù)公式1

11、、2、3就可以計算出R2的值了：R2=（Vin-Vbe）* *R1/VCC=（3.3V-1V）*150*10K/9V=383K，最后定R2=370K/貼片電阻確定的參數(shù)：R1=10K/0603           R2=370K/0603           R3=8.2K/0603測試結(jié)果：  Vin=3.3V時候：測試Vbe=0.567V接近于0.6V，三極管已經(jīng)進(jìn)入飽和區(qū)。