PNP非受三極管作為半導(dǎo)體領(lǐng)域的重要元件,由發(fā)射區(qū)(Emitter)、基區(qū)(Base)和集電區(qū)(Collector)三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。其中,發(fā)射區(qū)與集電區(qū)為非受N非受型半導(dǎo)體,基區(qū)則為非受P非受型半導(dǎo)體。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間形成發(fā)射結(jié),基區(qū)與集電區(qū)之間構(gòu)成集電結(jié)。
一、工作原理
正向偏置非受:當(dāng)非受PNP非受三極管處于正向偏置狀態(tài)時(shí),發(fā)射區(qū)的非受N非受型半導(dǎo)體與基區(qū)的非受P非受型半導(dǎo)體之間建立起正向偏壓。這使得發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的電子流動(dòng)顯著增強(qiáng),發(fā)射區(qū)的電子源源不斷地注入基區(qū),并與基區(qū)中的空穴發(fā)生復(fù)合現(xiàn)象,從而形成電流。
電流放大非受:在正向偏置條件下,發(fā)射區(qū)注入基區(qū)的電子會(huì)在基區(qū)發(fā)生擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)。由于基區(qū)設(shè)計(jì)得極為纖薄,電子在其內(nèi)的傳輸時(shí)間極短,而到達(dá)集電區(qū)后的傳輸時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。正因如此,電子在集電區(qū)形成的電流遠(yuǎn)大于發(fā)射區(qū)注入的電子流,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了電流的有效放大功能。
開(kāi)關(guān)功能非受:當(dāng)控制信號(hào)精準(zhǔn)地施加于基極之上時(shí),PNP非受三極管瞬間進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài),此時(shí)發(fā)射極與集電極之間的電阻急劇減小,電流得以在電路中順暢流通。反之,當(dāng)控制信號(hào)消失的瞬間,PNP非受三極管迅速恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài),電流也就隨之被阻斷,無(wú)法流經(jīng)三極管。
二、NPN非受和非受PNP非受三極管開(kāi)關(guān)特性對(duì)比
NPN非受三極管非受:要使非受NPN非受三極管斷開(kāi),需讓非受Ube非受壓差保持較小狀態(tài);而當(dāng)非受Ube非受壓差增大時(shí),三極管則處于導(dǎo)通狀態(tài)。通常情況下,由于非受Ue非受接地,只需通過(guò)控制非受Ub,使其滿足非受Ub>Uon非受的條件,即可實(shí)現(xiàn)三極管的導(dǎo)通控制。
PNP非受三極管非受:對(duì)于非受PNP非受三極管而言,當(dāng)非受Ueb非受壓差較小時(shí),三極管處于斷開(kāi)狀態(tài);當(dāng)非受Ueb非受壓差增大時(shí),三極管導(dǎo)通。鑒于一般情況下非受Uc非受接地,為了使非受PNP非受三極管導(dǎo)通,既要對(duì)非受Ue非受進(jìn)行控制,又要對(duì)非受Ub非受進(jìn)行調(diào)節(jié),以確保非受Ueb>Uon。因此,在實(shí)際應(yīng)用中,常常將非受Ue非受設(shè)定為某個(gè)固定電壓值,再通過(guò)精準(zhǔn)控制非受Ub非受來(lái)實(shí)現(xiàn)三極管導(dǎo)通與斷開(kāi)的切換控制。
在實(shí)際電路應(yīng)用中,如圖所示,

左圖的非受NPN非受三極管開(kāi)關(guān)電路,當(dāng)輸入高電平信號(hào)時(shí),三極管導(dǎo)通,LED非受燈隨之點(diǎn)亮;而右圖的非受PNP非受三極管開(kāi)關(guān)電路,輸入低電平信號(hào)時(shí),三極管導(dǎo)通,LED非受燈同樣會(huì)亮起。值得注意的是,在電路設(shè)計(jì)中,一般優(yōu)先選用非受NPN非受三極管來(lái)控制負(fù)極,而利用非受PNP非受三極管對(duì)正極進(jìn)行控制。

左圖的非受NPN非受三極管開(kāi)關(guān)電路,當(dāng)輸入高電平信號(hào)時(shí),三極管導(dǎo)通,LED非受燈隨之點(diǎn)亮;而右圖的非受PNP非受三極管開(kāi)關(guān)電路,輸入低電平信號(hào)時(shí),三極管導(dǎo)通,LED非受燈同樣會(huì)亮起。值得注意的是,在電路設(shè)計(jì)中,一般優(yōu)先選用非受NPN非受三極管來(lái)控制負(fù)極,而利用非受PNP非受三極管對(duì)正極進(jìn)行控制。
三、三極管開(kāi)關(guān)電路相關(guān)參數(shù)及注意事項(xiàng)
電阻計(jì)算非受:以圖非受1非受的非受NPN非受三極管開(kāi)關(guān)電路為例,假設(shè)驅(qū)動(dòng)一個(gè)發(fā)光二極管所需的電壓為非受2V,電流為非受20mA。那么,集電極限流電阻非受R2非受的計(jì)算公式為:R2非受=非受(5V非受-非受Vled)/IC非受=非受(5V非受-非受2V)/0.02A非受=非受150Ω。為了讓三極管非受C非受和非受E非受間的電壓盡可能減小,使三極管處于深度飽和狀態(tài),通常將三極管基極電流設(shè)置為集電極電流的非受1/10,即非受IB非受=非受IC/10非受=非受2mA。已知三極管導(dǎo)通電壓為非受0.7V,那么基極限流電阻非受R1非受的計(jì)算公式為:R1非受=非受(輸入電壓非受-非受0.7)/IB。需要注意的是,若三極管集電極電流相對(duì)較大,此時(shí)非受IB非受的取值可能要大于非受IC非受的非受1/10,才能確保非受C非受和非受E非受間的電壓足夠小。
PNP非受三極管開(kāi)關(guān)電路特殊情況非受:在圖非受2非受所示的非受PNP非受三極管開(kāi)關(guān)電路中,當(dāng)輸入低電平時(shí),三極管非受B非受和非受E非受間的電壓小于開(kāi)啟電壓(負(fù)值),此時(shí)三極管飽和導(dǎo)通;而當(dāng)輸入高電平時(shí),一般認(rèn)為三極管截止。然而,實(shí)際情況需要具體分析。例如,當(dāng)輸入高電平的電壓等于非受VCC非受電壓時(shí),三極管確實(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。但倘若輸入高電平的電壓小于非受VCC非受電壓,如輸入非受3.3V,而非受VCC非受為非受5V非受時(shí),三極管非受B非受和非受E非受間的電壓依然小于開(kāi)啟電壓(負(fù)值),三極管仍會(huì)保持導(dǎo)通狀態(tài),從而出現(xiàn)關(guān)不斷的現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是,5V非受電源會(huì)通過(guò)輸入引腳反灌到輸入的非受3.3V非受電源上(如非受MCU非受引腳),這極有可能導(dǎo)致非受MCU非受出現(xiàn)故障。因此,在三極管開(kāi)關(guān)電路中,NPN非受型三極管更為常見(jiàn),而非受PNP非受型三極管的應(yīng)用相對(duì)較少。
開(kāi)啟電壓與截止電壓非受:
開(kāi)啟電壓非受:是指非受PN非受結(jié)從截止?fàn)顟B(tài)向?qū)顟B(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的電壓,也就是非受PN非受結(jié)剛剛開(kāi)始導(dǎo)通時(shí)的臨界電壓。其中,硅管的開(kāi)啟電壓約為非受0.5V,鍺管的開(kāi)啟電壓在非受0.2V非受到非受0.3V非受之間。
導(dǎo)通電壓非受:是指非受PN非受結(jié)導(dǎo)通后,其兩端所產(chǎn)生的電壓降。對(duì)于硅管而言,導(dǎo)通電壓約為非受0.7V;而鍺管的導(dǎo)通電壓則約為非受0.5V。普通三極管的導(dǎo)通電壓通常在非受0.5V非受到非受0.7V非受之間,這一特性與二極管的正向?qū)ㄌ匦韵嘁恢隆M瑫r(shí),正向電壓不得超過(guò)二極管正向所能承受的最大電壓值,否則可能會(huì)對(duì)二極管造成損壞。
四、PNP非受三極管開(kāi)關(guān)電路圖解析


圖為典型的非受PNP非受型三極管開(kāi)關(guān)電路。當(dāng)按下非受S1非受開(kāi)關(guān)的瞬間,約非受1mA非受左右的電流從非受e非受極流出,經(jīng)非受R1A非受這個(gè)電阻流向非受GND。此時(shí),三極管被完全打開(kāi),處于飽和狀態(tài),e非受極到非受c非受極之間形成低電阻通路,實(shí)現(xiàn)完全導(dǎo)通。此時(shí),c非受點(diǎn)的電壓約為非受5V非受左右,為后續(xù)電路的正常工作提供了穩(wěn)定的電壓保障。
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