不同型三極管的6種工作原理詳解！

在電子設計電路中，我們經常會看到三極管的出現。三極管是經常應用的一個電子元器件，在模擬電路中經常利用其工作在線性區來做信號處理電流放大等，在數字電路中又會利用其工作在飽和區截止區來作為開關控制。作為開關使用，除了在數字電路中應用以外，還多用于電力電子中用作功率處理，常見有開關電源、逆變器等。然而我們很多工程師對三極管的理解不是那么到位，所以本文就簡述一下三極管作為開關使用的工作原理。

三極管工作原理有三個工作狀態；截止、放大、飽和；放大狀態很有學問也很復雜，多用于集成芯片，比如運放，現在不討論；其實對信號的放大我們通常用運放處理。三極管更多的是當作一個開關管來使用，且只有截止、飽和兩個狀態；截止狀態看作是“關”，飽和狀態看作是“開”；Ib≥1mA時，完全可以保證三極管工作在飽和狀態，對于小功率的三極管此時Ic為幾十到幾百mA，驅動繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。

1、把三極管箭頭理解成一個開關，如圖1為NPN型三極管，按下開關S1，約1mA的Ib流過箭頭，箭尾比箭頭電壓高0.6V~0.7V（鉗位電壓），三極管工作在飽和狀態，c極到e極完全導通，c極電平接近0V（GND）；負載RL兩端壓降接近5V；Ib與Ic電流都流入e極，根據電流方向，e極為低電平，應接地，c極接負載和電源。

圖1：NPN三極管

2、如圖2為PNP型三極管，按下開關S2，約1mA的Ib流過箭頭，箭尾比箭頭電壓高0.6V~0.7V（鉗位電壓），三極管工作在飽和狀態，e極到c極完全導通，c極電平接近5V；負載RL兩端壓降接近5V；Ib與Ic電流都流出e極，根據電流方向，e極為高電平，應接電源，c極接負載和地。



圖2：PNP三極管

3、如圖3，對于NPN三極管，更應該在b極加一個下拉電阻（2~10k），一是為了保證b、e極間電容加速放電，加快三極管截止；二是為了保證給三極管b極一個已知邏輯狀態，防止控制輸入端懸空或高阻態時對三極管工作狀態的不確定。

圖3：NPN三極管加下拉電阻

4、如圖4，對于PNP三極管，更應該在b極加一個上拉電阻（2~10k），原理同上。

圖4：PNP三極管加上拉電阻

5、如圖5，對于感性負載，必須在負載兩端并一個反向的續流二極管；三極管在關斷時，線圈會自感產生很高的反向電動勢，而續流二極管提供的續流通路，同時鉗位反向電動勢。防止擊穿三極管；續流二極管的選型必須是快恢復二極管或肖特基二極管，兩者響應速度快。

圖5：NPN三極管驅動蜂鳴器

6、如圖6，對于某些控制信號為低電平時，可能并不是真正的0V，一般在1V以內，為保證三極管完全截止，不得不在三極管b極加一個反向穩壓管或正向二極管，以提高三極管導通的閾值電壓（或鉗位電壓）；根據經驗，推挽輸出的數字信號不用加；OC輸出、二極管輸出以及延時控制有必要加；通常穩壓管正常的工作電流≥1mA。

圖6：NPN三極管驅動繼電器

要點：對于NPN三極管，在不考慮三極管的情況下，b極電阻與下拉電阻的分壓必須大于0.7V（箭頭兩端壓降），PNP同理；b極電流必須≥1mA可保證三極管處于飽和狀態，此時Ic滿足三極管最大的驅動能力。另外，對于三極管的放大倍數β，指的是輸出電流的驅動能力放大了β，比如100倍，并不是把輸出電流真正的放大了100倍；切記。

審核編輯：劉清