三極管電路-如何設(shè)計(jì)使三極管的工作電流最大？-KIA MOS管

三極管有三個(gè)工作區(qū)間：截止、放大和飽和，三極管達(dá)到飽和時(shí)工作電流是最大的，那么怎么設(shè)計(jì)使三極管工作在飽和區(qū)呢？

三極管的基本原理

為了讓新手更了解三極管的用法，下面先簡(jiǎn)單介紹一下三極管的基本原理，三極管一共有三個(gè)引腳，也就是三極管的三個(gè)極：基極、集電極和發(fā)射極，三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成， 其組合不同而分為NPN和PNP兩種類型，其構(gòu)造及符號(hào)如下圖所示。

三極管屬于電流型控制元器件，也就是小電流控制大電流，其有三個(gè)工作區(qū)間：截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)。

截止區(qū)的條件（假設(shè)BE的壓降為0.6V）：Ube＜0.6V（NPN），Ube＞-0.6V（PNP），此時(shí)Ib=0,EC之間的內(nèi)阻很大（相當(dāng)于開路）。

放大區(qū)：Ube≈0.6V，Ib有電流，滿足Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，也就是說(shuō)Ib越大則Ic就越大，β為三極管的放大倍數(shù)，此時(shí)發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。

飽和區(qū)：當(dāng)基極電流繼續(xù)增大而集電極電流不再增大時(shí)（趨于穩(wěn)定），此時(shí)三極管達(dá)到飽和，飽和時(shí)三極管的集電結(jié)正偏，發(fā)射結(jié)正偏。

實(shí)例說(shuō)明

（1）NPN三極管控制原理，原理圖如下所示。假設(shè)該三極管的β系數(shù)為50，最大Ic電流為500mA，BE的壓降為0.6V（三極管選型時(shí)會(huì)有相應(yīng)固定的參數(shù)）。

當(dāng)基極輸入電壓Uin＜0.6V時(shí)，基極-發(fā)射極（BE）的PN結(jié)處于截止?fàn)顟B(tài)，Ib無(wú)電流，所以三極管截止，CE之間的內(nèi)阻很大，Ic幾乎為零，可認(rèn)為是開路狀態(tài)，LED指示燈不亮。

當(dāng)Uin＞0.6V時(shí)，基極-發(fā)射極（BE）的PN結(jié)導(dǎo)通，PN結(jié)的壓降為0.6V，此時(shí)基極有電流，根據(jù)歐姆定律：基極電流Ib=（Uin-0.6）/R1。

若三極管處于放大區(qū)，滿足公式Ic=βIb，已知三極管Ic最大電流為500mA，即飽和電流為500mA，由Ic=βIb，可得Ib=Ic/β，將Ic=500mA，β=50，代入可得Ib=Ic/β=10mA，也就是當(dāng)基極電流Ib=10mA時(shí)，三極管處于飽和臨界點(diǎn)狀態(tài)。

由Ib=（Uin-0.6）/R1可知，改變輸入電壓和電阻R1的值可改變基極電流Ib，假如輸入電壓是固定值，可通過(guò)改變限流電阻R1的值使三極管工作在飽和區(qū)。

比如，若輸入電壓為5V，怎么使三極管處于飽和區(qū)呢？

Ib=（Uin-0.6）/R1得R1=（Uin-0.6）/Ib，先由三極管的最大Ic值和β系數(shù)推出三極管飽和時(shí)所需的控制電流Ib值（上文已求出三極管飽和時(shí)所需Ib=10mA），代入公式得R1=（5V-0.6V）/10mA=440Ω。

也就是說(shuō)R1＞440Ω時(shí)，三極管工作于放大區(qū)，當(dāng)R1≤440Ω時(shí)，三極管處于飽和區(qū)，飽和區(qū)時(shí)，R1的值最好在臨界值附近，不要太小否則基極電流過(guò)大而燒毀三極管。

▲NPN三極管控制原理

（2）PNP三極管控制原理，原理圖如下所示。假設(shè)該三極管的β系數(shù)為50，最大Ic電流為-500mA，EB的壓降為0.6V（三極管選型時(shí)會(huì)有相應(yīng)固定的參數(shù)）。

當(dāng)輸入電壓Uin＞4.4V時(shí)，基極無(wú)電流，三極管截止；

當(dāng)輸入電壓Uin＜4.4V時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏導(dǎo)通，基極有電流，控制限流電阻R2的大小可改變基極電流，從而使三極管工作于放大區(qū)或飽和區(qū)。

計(jì)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,若要求輸入電壓為0V時(shí)三極管處于飽和狀態(tài)，則R2=(5V-0.6V-0)*50/500mA=440Ω。

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