三极管的几点应用

在复杂多变的模拟电路中，学习三极管是非常重要的。虽然过去的学习经历可能曾经令人头疼，但是现在我们来讲一些更实际的知识。

三极管有三种工作状态：截止、放大和饱和。放大状态非常有学问和复杂性，通常在集成芯片中得到广泛应用，比如运放。但是我们现在不讨论这方面的内容。

实际上，当我们需要放大信号时，通常会使用运放进行处理，而三极管更多地被用作开关。而且，三极管只有截止和饱和两种状态。

我们可以把截止状态看作是关断，而饱和状态看作是导通。

当Ib大于等于1mA时，可以确保三极管工作在饱和状态。对于小功率的三极管来说，在这种情况下，Ic的电流为几十到几百mA，足以驱动继电器、蜂鸣器等功率器件。

我们可以将三极管的箭头理解为一个开关，如图所示，NPN型三极管，按下开关S1时，约有1mA的Ib流过箭头，使得三极管处于饱和状态，c极到e极完全导通，c极电平接近0V（GND），而负载RL两端的电压降近似于5V。

此时，Ib和Ic电流都流入e极，根据电流的方向，e极为低电平，应接地，而c极则连接负载和电源。

图1：NPN三极管

如图2为PNP型三极管，按下开关S2，约1mA的Ib流过箭头，三极管工作在饱和状态，e极到c极完全导通，c极电平接近5V，负载RL两端压降接近5V。

Ib与Ic电流都流出e极，根据电流方向，e极为高电平，应接电源，c极接负载和地。

图2：PNP三极管

如图3，对于NPN三极管，更应该在b极加一个下拉电阻，一是为了保证b、e极间电容加速放电，加快三极管截止；二是为了保证给三极管b极一个已知逻辑状态，防止控制输入端悬空或高阻态时对三极管工作状态的不确定。

图3：NPN三极管加下拉电阻

如图4，对于PNP三极管，更应该在b极加一个上拉电阻，原理同上。

图4：PNP三极管加上拉电阻

如图5，对于感性负载，必须在负载两端并联一个反向续流二极管，因为三极管在关断时，线圈会自感产生很高的反向电动势，而续流二极管提供的续流通路，同时钳位反向电动势，防止击穿三极管。

续流二极管的选型必须是快恢复二极管或肖特基二极管，两者响应速度快。

图5：NPN三极管驱动蜂鸣器

如图6，对于某些控制信号为低电平时，可能并不是真正的0V，一般在1V以内，为保证三极管完全截止，不得不在三极管b极加一个反向稳压管或正向二极管，以提高三极管导通的阈值电压。

根据个人经验，推挽输出的数字信号不用加，OC输出、二极管输出以及延时控制有必要加，通常稳压管正常的工作电流≥1mA。

图6：NPN三极管驱动继电器

如图7，为三极管延时导通，快速关断的一个仿真电路，D1、R2、C1、D2构成延时导通Q2的回路，C1的电压为12V的时候Q2导通，R3、Q1、R4、R1构成快速关断Q2的回路，C1通过R3和Q1快速放电。

图7：用三极管实现继电器的延时控制

要点：

• 对于NPN三极管，在不考虑三极管的情况下，b极电阻与下拉电阻的分压必须大于0.7V，PNP同理。
• b极电流必须≥1mA可保证三极管处于饱和状态，此时Ic满足三极管最大的驱动能力。
• 另外，对于三极管的放大倍数β，指的是输出电流的驱动能力放大了β，比如100倍，并不是把输出电流真正的放大了100倍，切记！

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