三极管

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三极管

一.三极管介绍
- 参考资料
二. 三极管的作用
- 1.开关来使用
2.二级驱动
3.放大信号
4.三极管还可以用来反向
5.隔离
- 参考来源
pnp型三极管电压
总结

一.三极管介绍

三极管是最重要的电子元器件之一，成功制作世界上第一只半导体三极管的美国物理学家约翰·巴丁(John Bardeen)和他的同事布拉顿（Brattain）并获得了诺贝尔物理学奖。三极管的看家本领，是可以以小电流控制大电流，颇似武侠中的四两拨千斤。

下图是2种类型的三极管NPN和PNP的结构和电路图符号示意。

在这里插入图片描述

β 和 α 称为三极管的电流分配系数，其中 β 值大家比较熟悉，都管它叫电流放大系数。三个电流中，有一个电流发生变化，另外两个电流也会随着按比例地变化。例如，基极电流的变化量 ΔI b ＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根据 ΔI c ＝ βΔI b 的关系式，集电极电流的变化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝ 500μA ，实现了电流放大。
三极管自身并不能把小电流变成大电流，它仅仅起着一种控制作用，控制着电路里的电源，按确定的比例向三极管提供 I b 、 I c 和 I e 这三个电流。为了容易理解，我们还是用水流比喻电流（见图 4 ）。这是粗、细两根水管，粗的管子内装有闸门，这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流，粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大，闸门就开得越大，相应地流过粗管子的水就越多，这就体现出“以小控制大，以弱控制强”的道理。由图可见，细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图 4 中的细管、粗管和粗细交汇的管子。电路见图 5 ，若给三极管外加一定的电压，就会产生电流 I b 、 I c 和 I e 。调节电位器 RP 改变基极电流 I b ， I c 也随之变化。由于 I c ＝ βI b ，所以很小的 I b 控制着比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三极管产生的，是由电源 VCC 在 I b 的控制下提供的，所以说三极管起着能量转换作用。
在这里插入图片描述

当RP=0时，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=βI b=2mA。以上两种状态都符合Ic=βI b，我们说，三极管处于"放大区"。假设RP=0,Rb=1k,此时，Ib=6v/1k=6mA按Ic=βI b计算，Ic应等于600mA，而实际上，由于图中300欧姆限流电阻（Rc）的存在，实际上Ic=(6v/300)≈20mA,此时，Ic≠βI b，而且，Ic不再受Ib控制，即处于"饱和区"，当RP和Rb大到一定程度，使Ube<死区电压(硅管约0.5V，锗管约0.3）此时be结处于不导通状态，Ib=0，则Ic=0，处于"截止区"。
当RP=0时，Ib=6v/100k=0.06mA，Ic=βI b=2mA。以上两种状态都符合Ic=βI b，我们说，三极管处于"放大区"。假设RP=0,Rb=1k,此时，Ib=6v/1k=6mA按Ic=βI b计算，Ic应等于600mA，而实际上，由于图中300欧姆限流电阻（Rc）的存在，实际上Ic=(6v/300)≈20mA,此时，Ic≠βI b，而且，Ic不再受Ib控制，即处于"饱和区"，当RP和Rb大到一定程度，使Ube<死区电压(硅管约0.5V，锗管约0.3）此时be结处于不导通状态，Ib=0，则Ic=0，处于"截止区"。

参考资料

三极管的工作原理

二. 三极管的作用

三极管在电路中也很常见，用途也非常广泛，比如用来作为开关控制、用来作为信号放大等，这些都是三极管的作用，下面和大家谈谈，三极管的作用有哪些？

1.开关来使用

常用的是作为开关来使用，因为单片机的IO口输出电流有限，一般也就是10mA左右，如果用来驱动比如稍微大些的器件，像蜂鸣器或者LED，就需要IO口后面增加三极管来控制了。
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2.二级驱动

如果遇到更大功率的器件，或者控制其他交流电的电源，这个时候需要三极管驱动继电器，继电器再来控制大电流设备，形成二级驱动。
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3.放大信号

三极管有放大信号的作用，这个也是三极管的重要特性，音频信号中往往使用三极管对微弱的音频进行放大。
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4.三极管还可以用来反向

三极管还可以用来反向，比如一些特殊情况下，单片机输出正电压控制负电压器件，或者负电压控制正电压器件，这样需要反向控制，就需要三极管了。
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5.隔离

光耦通过微弱电流转换为光，然后光再照射在光电三极管上，再次转化为电，这样起到了输出端和被控制端隔离的作用。
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参考来源

三极管作用

pnp型三极管电压

在工作状态下，pnp型三极管,e,b,c三者之间的电位关系是怎样的？
PNP型三极管在工作状态下，e,b,c三者之间的电位关系为：e点电位高于b点电位高于c点电位，即Uc＜Ub＜Ue；
C极为负电压，E极为最高电位。不论管子在何种电压下工作，放大三极管的Ub与Ue之差很小，锗管为－0.2V，硅管为－0.6V。
PNP型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0。
在这里插入图片描述
N：Negative，负极

P：Positive，正极

晶体三极管按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管。
1.定义不同
NPN型三极管：由两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件，它最主要的功能是电流放大和开关作用。
PNP型三极管：由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管，所以称为PNP型三极管。也可以描述成，电流从发射极E流入的三极管。

2.电流控制不一样
NPN：用 B→E 的电流（IB）控制 C→E 的电流（IC）。E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即 VC > VB > VE
PNP：用 E→B 的电流（IB）控制 E→C 的电流（IC）。E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即 VC < VB < VE

3.输出状态不同

PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。NPN输出是低电平0，PNP输出的是高电平1。