为什么pnp三极管集电极(c)和发射极(e)反着接,却可以当开关使用?
理解npn和pnp两种类型的三极管原理及电流方向就会明白为什么pnp三极管的集电极和发射极反着接当开关使用。
npn和pnp三极管的基本原理及差异
三极管属于电流控制元件,小电流控制大电流。三极管共有三个极:基极、集电极和发射极,根据两个pn结的构造不同,三极管分为npn型和pnp型,虽然两种类型的三极管都有截止区、放大区和饱和区,但是它们控制方式、导通条件及电流方向是不同的。
一、npn三极管:
npn型三极管工作时的电流方向为:基极(b)流向发射极(e),集电极(c)流向发射极(e),ic=βib,ie=(β+1)ib,其中β为三极管的放大倍数。
截止区:ube<0.6v,基极电流ib=0,所以ic=0,三极管内阻很大,相当于开路(假设0.6v为三极管的开启电压);
放大区:满足公式ic=βib,ie=(β+1)ib,小电流驱动大电流,基极电流越大集电极电流就越大;
饱和区:ic电流达到饱和(趋于稳定),不随ib的电流增大而增大。
二、pnp三极管:
pnp型三极管工作时的电流方向为:发射极(e)流向基极(b),发射极(e)流向集电极(c),ic=βib,ie=(β+1)ib,其中β为三极管的放大倍数。
截止区:ube>-0.6v,即ueb<0.6v,由于其电流方向正好跟npn三极管相反,所以当三极管有电流时发射极的电位比基极的电位高(头条@技术闲聊)。此区间基极电流ib=0,所以ic=0,三极管内阻很大,相当于开路;
放大区:满足公式ic=βib,ie=(β+1)ib,小电流驱动大电流,基极电流越大集电极电流就越大;
饱和区:ic电流达到饱和(趋于稳定),不随ib的电流增大而增大。
三、npn和pnp三极管的差异:
从其原理可以看出,npn和pnp三极管的功能基本相同,唯一的区别是它们的电流方向正好相反。npn三极管基极的电流方向为从基极流向发射极,而pnp三极管正好相反,电流从发射极流出基极;npn三极管主回路电流方向从集电极流向发射极,而pnp三极管电流从发射极流向集电极。
实例说明
为了让你们理解更透彻,分别用实例说明,如下图为分别使用npn和pnp三极管当电子开关控制led灯的原理。因为电源的电流都是从正极流向负极(+5v→gnd),所以根据三极管的电流方向,pnp三极管的集电极和发射极对比npn三极管是反接的。
其工作原理(假设三极管的开启电压为0.6v):
1、npn三极管(上图左),当输入电压小于0.6v时,三极管截止,led灯不亮;当输入电压大于0.6v时,三极管基极有电流,三极管导通,led点亮,三极管集电极的电流受基极电流限制,而基极电流的计算方法ib=(输入电压-0.6)/r1,改变输入电压或r1的阻值都可以改变基极电流,从而控制负载的电流。
2、pnp三极管(上图右),当输入电压大于4.4v时,三极管截止,led灯不亮;当输入电压小于4.4v时,三极管基极有电流,三极管导通,led点亮,三极管集电极的电流受基极电流限制,而基极电流的计算方法ib=(5v-输入电压)/r1,改变输入电压或r1的阻值都可以改变基极电流,从而控制负载的电流。
正因为npn和pnp型三极管的电流方向正好相反,因此很多场合经常使用npn和pnp组成对管搭配使用,比如下图的使用npn和pnp三极管组成的h桥电路,在控制电机正反转时经常用到。
总结:三极管是很常用的半导体元器件,对它们的原理一定要非常了解,理解三极管的用法及用途,熟悉它们之间的差异,在电路设计中才会得心应手。
水质监测取水平台
中芯国际就购买用于生产晶圆的阿斯麦产品与阿斯麦集团签订购买单
健身房中的智能镜子带你感受智能黑科技的新时代
示波器的高级功能
微智达工控屏基于实验室尘埃粒子在线监测系统的应用
NPN和PNP三极管的基本原理及差异
紧凑型卷筒纸制造工艺缺陷检测系统采用相机和ADI Blackfin处理器
基于UC1845的多路输出双管反激开关电源方案
买不起看看也好:Apple Watch11个出人意料的特点
数据安全问题不容忽视,数据流通服务平台来袭
智能医疗的发展将使得在未来拥有更大的空间
【紫光同创国产FPGA教程】【第二十七章】千兆以太网视频传输实验
励展博览集团与SID China战略合作,联袂打造深圳新型显示技术展
面向FPGA的电源管理
如何使用旧数字手表制作宠物自动喂食器
高效率太阳能充电管理专用充电电路CN3063
地平线Sparse4D与特斯拉对比分析
贾跃亭的造车梦一波三折,和恒大闹翻之后有该何去何从呢?
国内的AR创企珑璟光电宣布完成了数千万元Pre-A轮融资
1499元!小米平板3静悄悄的上架了,都更新了啥?