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明輝小百科-NPN三極管與PNP三極管有哪些不同 |
發(fā)布時間:2022/6/23 11:23:29 訪問量：960
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明輝小百科-NPN三極管與PNP三極管有哪些不同
NPN和PNP，它最主要的功能是電流放大和開關作用。Emitter，Base，Collector
NPN管，集電極電流IC和基極電流IB流入管子。發(fā)射極電流IE流出管子。且IC+IB=IE。 Icb+Ibe=Ice 即βIbe+Ibe=Ice
PNP管，集電極電流IC和基極電流IB流出管子。發(fā)射極電流IE流入管子。同樣IC+IB=IE。
無論管子是否處于放大狀態(tài)，都滿足IC+IB=IE的電流關系。
只在放大狀態(tài)下，IC=βIB IE=（1+βIB）
三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號變成一定強度的信號，當然這種轉換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉換成信號的能量。三極管有一個重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當三極管的基極上加一個微小的電流時，在集電極上可以得到一個是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話）如果集電極電流Ic是流過一個電阻R的，那么根據(jù)電壓計算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會發(fā)生很大的變化。我們將這個電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。
三極管在放大信號時，首先要進入導通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點，也叫 建立偏置 ，否則會放大失真。
三極管在實際的放大電路中使用時，還需要加合適的偏置電路。這有幾個原因。首先是由于三極管BE結的非線性（相當于一個二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對于硅管，常取0.7V）。當基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時，基極電流就可以認為是0。但實際中要放大的信號往往遠比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號就不足以引起基極電流的改變（因為小于0.7V時，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一個合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個電阻Rb就是用來提供這個電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當一個小信號跟這個偏置電流疊加在一起時，小信號就會導致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會被放大并在集電極上輸出。另一個原因就是輸出信號范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對那些增加的信號放大，而對減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極電流就可以減小;當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。
下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻Rc的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時，三極管就進入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準則是：Ib*β〉Ic。進入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流為0時，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當于開關斷開;當基極電流很大，以至于三極管飽和時，相當于開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。
如果我們在上面這個圖中，將電阻Rc換成一個燈泡，那么當基極電流為0時，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時（大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)β），三極管就飽和，相當于開關閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點就行了，所以就可以用一個小電流來控制一個大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會隨著增加（在三極管未飽和之前）。
但是在實際使用中要注意，在開關電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時會影響其開關速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時是淺度飽和，遠大于集電極電流時是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉換速度。
1、NPN和PNP主要是電流方向和電壓正負不同。
2、電流方向
NPN是用B—E的電流（IB）控制C—B的電流（IC），E極電位最低，且正常放大時通常C極電位最高，即VC》VB》VE。
PNP是用E—B的電流（IB）控制B—C的電流（IC），E極電位最高，且正常放大時通常C極電位最低，即VC《VB《VE。
3、電壓區(qū)別
NPN基極加高電壓即》導通電壓（0.7V），be導通，ce也導通，相當于集電極與發(fā)射極短路；NPN基極加低電壓《導通電壓（0.7V），be斷開截止，ce斷開截止，集電極與發(fā)射極開路。也就是不工作。
PNP基極加高電壓《導通電壓（0.7V）eb斷開截止。集電極與發(fā)射極開路，也就是不工作。如果基極加低電位》導通電壓（0.7V，eb導通，ec也導通集電極與發(fā)射極短路。
三極管電路，一般不叫正向偏置或反向偏置，都要設置正確的靜態(tài)工作點。正向偏置和反向偏置是針對PN結或二極管說的。
正偏置與反偏置
偏置一般包括電壓電流正向的和反向（負向）例如晶體管構成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大，就必須保證晶體管的發(fā)射結正偏、集電結反偏。即應該設置它的工作點。所謂工作點就是通過外部電路的設置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位（可根據(jù)計算獲得）。這些外部電路就稱為偏置電路（可理解為，設置PN 結正、反偏的電路），偏置電路向晶體管提供的電流就稱為偏置電流。
以常用的共射放大電路說吧，主流是從發(fā)射極到集電極的IC，偏流就是從發(fā)射極到基極的IB.相對與主電路而言，為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若千元件，其中有一重要電阻，往往要調整阻值，以使集電極電流在設計規(guī)范內。這要調整的電阻就是偏置電阻，
在穩(wěn)態(tài)時（無信號）通過電阻為電路提供或泄放一定的電壓或電流，使電路滿偏置： 在電路某點給一個參考分量，使電路能適應足工作需求，或改善性能。工作需要。偏置可以是DC 偏置，也可以是AC 偏置。也可分為電流偏置和電壓偏置。常見的是DC 偏置。即電路某點經(jīng)過一個起偏置作用的元件接到某個DC電源上。例如單級三極管發(fā)射極放大電路，至少需要一個基極偏置電阻。由于三極管放大電路經(jīng)常用電流放大系數(shù)來計算放大效果。因此偏置電阻定義為電流偏置電阻，以便于計算和分析。
CMOS 門電路輸入端，接的上拉電阻或下拉電阻，一般可認為是電壓偏置電阻。因為通過這個電阻的電流很少，電阻基本上是給門輸入端一個靜態(tài)參考電壓。交流偏置的一個典型應用例子： 錄音機的交流偏磁
偏置：三極管的工作原理是 基極與發(fā)射極之間的PN 結稱為發(fā)射結，基極與集電極之間的PN 結稱為集電結。當三極管工作在放大狀態(tài)時，我們定義正向偏置電壓是PN 結電壓，所以發(fā)射結是正向偏置電壓;NP結相對PN結是反向，所以集電結是反向偏置電壓。
對于NPN
當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發(fā)射結處于正偏狀態(tài)，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于反偏狀態(tài)，集電極電源Ec要高于基極電源Eb。
發(fā)射結反偏，是截止狀態(tài)；
發(fā)射結正偏，集電結反偏，是放大狀態(tài)；
發(fā)射結正偏，集電結正偏，是飽和狀態(tài)。
1偏置是指電路中某點施以一定電壓，使該點電位從零電位點偏移至預定的正電位或負電位。以NPN型三極管為例，處于放大狀態(tài)時要求集電極Vbc反偏，發(fā)射極Vbe正偏。正常bc間PN結是b點電位》c點電位，現(xiàn)在要求反偏，因此集電極c點電位要高于基極b點電位，Vcb就是反偏電壓。
1.如果輸入一個高電平，而輸出需要一個低電平時，首選擇npn。
2.如果輸入一個低電平，而輸出需要一個低電平時，首選擇pnp。
3.如果輸入一個低電平，而輸出需要一個高電平時，首選擇npn。
4.如果輸入一個高電平，而輸出需要一個高電平時，首選擇pnp。
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