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【分享】PNP三极管集电极C和发射极E反接=开关效果?? [复制链接]

 

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。

 

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无论PNP管还是NPN管,集电极和发射极对调使用,其饱和压降都比正接方式要低。用作开关的话,导通时更接近理想开关(理想开关压降为零)。   详情 回复 发表于 2023-4-1 10:31

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【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?】

不仅是PNP管,NPN管集电极和发射极对调,也可以使用,具有一定电流放大倍数,但电流放大倍数相当小,且发射结当集电结用,耐压很低。


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无论PNP管还是NPN管,集电极和发射极对调使用,其饱和压降都比正接方式要低。用作开关的话,导通时更接近理想开关(理想开关压降为零)。

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毫无压降~  详情 回复 发表于 2023-4-1 13:30

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无论PNP管还是NPN管,集电极和发射极对调使用,其饱和压降都比正接方式要低。用作开关的话,导通时更接近理想开关(理想开关压降为零)。

毫无压降~


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