三极管

2.4晶体三极管新编电类专业计算机基础三极管的特性三极管的使用三极管的重要参数目录简易时间继电器becbec两种类型NPN型PNP型三极管电路符号1N：Negative，负，以电子为主P：Positive，正，以空穴为主2b:基极(base)c:集电极(collector)e:发射极(emitter)3箭头所指方向为电流容易过的方向。NPN：电流从管子流向发射极PNP：电流从发射极流向管子管子管子becNPN型三极管正常工作条件(以NPN为例)•正向偏压•反向偏压基极b、集电极c接正电压发射极e接负电压基极b、集电极c接负电压发射极e接正电压三极管有电流流过三极管无电流流过要使三极管正常工作，必须使其电流的流向与符号中箭头所指的方向一致。+-+-becNPN型三极管正常工作条件(以NPN为例)bec+-三极管的基极和发射极之间相当于一个二极管的2个电极。导通压降也为0.7V。0.7V0.7V如何分析三极管电路NPNTMPS8050集电极回路基极回路Ie=Ib+Ic两个回路电流均流过发射极三极管实验电路与分析IcIbIeVceVbeRc2001/2WVAA+AEb0V~5V5V~9VEcRb10K++Rb,Eb,三极管beIb=Eb-VbeRb=Eb-0.7VRb欧姆定律：因为：Rb一定，Vbe=0.7V所以：Ib随Eb变化而变化Ec=IcRcx+VceRc,Ec,三极管ceNPN型基极电源Eb集电极电源EcIb、Ic、Vce波形?集电极电压Vc三极管仿真电路分析Vo集电极电压（V）Ic集电极电流（mA）Ib基极电流(uA)0V1V2V3V4V5V9V基极回路源电压Vb0.2V截止区a位于a左侧区域Ib=Ic=0Vo=Ec=9V截止区NPN型基极电源Eb集电极电源Ec集电极电压VcIcIbIe三极管仿真电路分析0.7VVo集电极电压（V）Ic集电极电流（mA）Ib基极电流(uA)0V1V2V3V4V5V9V基极回路源电压Vb0.2V截止区bNPN型基极电源Eb集电极电源Ec集电极电压VcIcIbIe三极管仿真电路分析位于a~b区域Ic随Ib成比例增加，即Vo逐渐下降放大区β=IcIbVOIcIb放大区3.7V0.7VaVo集电极电压（V）Ic集电极电流（mA）Ib基极电流(uA)0V1V2V3V4V5V9V基极回路源电压Vb0.2V截止区ab饱和区NPN型基极电源Eb集电极电源Ec集电极电压VcIcIbIe三极管仿真电路分析位于b右侧区域Ic达到最大值Vo约等于0.2V饱和区3.7VVOIcIb放大区0.7V三种状态截止状态即使集电极加有电压，但基极无电流流过，即Ic=Ie=0时,Vce等于电源电压放大状态集电极电流受控于基极电流放大倍数：，Ic随Ib成比例增加Vce逐渐降低饱和状态集电极电流Ic保持最大值而不再增加，βIbIcVce约等于0.2V~0.3V集电极电流为集电极回路能够提供的最大电流βIc=Ib仿真实验总结NPNTMPS8050IcIbIeVceVbeRc2001/2WVAA+AEb0V~5V5V~9VEcRb10K++bec基极（输入端）发射极（公共端）A集电极（输出端）检测基极电流的电流计由基极电流控制的电流源仿真实验总结三极管的特性三极管的使用三极管的重要参数目录简易时间继电器发射极-集电极最大耐压，超过此值三极管将被击穿在选择晶体管时，Vceo大约为所用电源电压2倍S8050的Vceo为25VVceoS8050NPN型三极管参数IcIbIeVce+becIcIbIeVce+bec最大集电极电流，即流过三极管集电极的最大电流在选择晶体管时，Icm大约为三极管正常工作时流过集电极最大电流的2倍S8050的Icm为0.5AIcmS8050NPN型三极管参数IcIbIeVce+bec用Pc表示集电极－发射极消耗功率,那么Pc=IcxVcePc在三极管内部转换为热导致三极管内部温度上升，则Pcm就是可消耗的最大功耗值S8050的Pcm为0.625WPcmS8050NPN型三极管参数0V1V2V3V4V5V9VVo集电极电压（V）Ic集电极电流（mA）Ib基极电流(uA)基极回路源电压Vb0.2VabIcIbVO放大区饱和区截止状态Vce最大，Ic最小约为0，则功耗较小放大状态Vce较大，Ic也较大则功耗最大饱和状态Vce最小约为0.2V~0.3V，Ic最大，则功耗也较小截止区三极管功耗分析三极管的特性三极管的使用三极管的重要参数目录简易时间继电器Vo=Vc,即高电平“1”Vo≈0,即低电平“0”迅速越过放大区，方可满足开关状态三极管在何种状态下满足开关状态？两种状态关：1开：0截止区开关应用(原理分析)0V1V2V3V4V5V9VVo集电极电压（V）Ic集电极电流（mA）Ib基极电流(uA)基极回路源电压Vb0.2VabVOIcIb截止区放大区饱和区饱和区开关应用(波形分析)输入Vi输出VobecR31KS8050R110KR24.7K+Vcc“0”(0V)Vo=Vcc“1”Ic=0截止态(a)三极管开关电路图R31KS8050输入Vi输出Vo(b)三极管开关等效电路开关断开开关应用(波形分析)输入Vi输出VobecR31KS8050R110KR24.7K+Vcc(a)三极管开关电路图+Vcc0V+Vcc0V输入Vi输出Vo(c)三极管开关输入输出波形相当于一个反相器R31KS8050输入Vi输出Vo(b)三极管开关等效电路“1”(5V)Vo=0V“0”开关闭合继电器介绍概述一类常见的电子控制器件应用应用于各类自动控制电路中原理用较小的电流去控制较大的电流的一种“自动开关”组成具有控制系统（输入回路）和被控制系统（输出回路）作用在电路中起自动调节、安全保护、转换电路等作用分类从制作工艺上来分，有电磁继电器、热敏干簧继电器、固态继电器、磁簧继电器、光继电器等等电磁式继电器支架衔铁弹簧电磁线圈触点电气符号常闭端NC公共端COM常开端NO输入输出I工作原理当输入端1和2之间通过足够大的直流电时，电磁线圈产生磁力可吸引衔铁，在公共触点4离开触点3而与触点5短接在一起；当撤销输入端电流时，电磁线圈失去磁性，在弹簧的作用下触点4弹回触点3而与触点5断开。通常，控制输入线圈的是低电压mA级的信号，而输出触点与输入之间是绝缘的，并且触点能够承受高电压A级的强电信号，输出功率与输入功率之比可达千倍以上。开关受控于电感线圈小型继电器实物图一些小型继电器的实物照片被封装在透明壳内的继电器线圈底座触点弹簧驱动继电器(工作原理)继电器工作原理继电器线圈需要流过较大电流(约50mA)才能使继电器吸合，一般的集成电路不能提供这样大的电流，因此必须进行扩流，即驱动。输入VibecS8050R1R24.7K+Vcc用NPN三极管驱动继电器电路图DIN4007ON+Vcc0VOFF1.继电器吸合过程2.续流二极管作用3.R1、R2电阻取值续流二极管继电器输入Vi续流二极管becS8050R1R24.7K+Vcc用NPN三极管驱动继电器电路图DIN4007继电器1.继电器吸合过程释放+Vcc0VOFF驱动继电器(工作原理)输入Vi续流二极管becS8050R1R24.7K+Vcc用NPN三极管驱动继电器电路图DIN4007继电器1.继电器吸合过程ON+Vcc0VOFF吸合驱动继电器(工作原理)输入VibecS8050R1R24.7K+Vcc用NPN三极管驱动继电器电路图DIN4007继电器ON+Vcc0VOFFOFF2.续流二极管作用关断时线圈将产生电动势三极管由饱和变为截止瞬间，继电器电感线圈中的电流突然失去流通通路，从而在线圈两端产生较大的反向电动势，极性为下正上负，可达100伏以上，足以损坏三极管为保护三极管，将开关关断时线圈所产生的反向电动势通过箭头所指方向放掉，并使集电极对地电压最高不超过(+Vcc)+0.7V驱动继电器(工作原理)输入VibecS8050R1R24.7K+Vcc用NPN三极管驱动继电器电路图DIN4007ON+Vcc0VOFF确保当输入为+Vcc时三极管可靠饱和3.R1、R2电阻取值βIbIcs饱和条件：例如：若Vcc=+5V,Ics=50mA,β=100，且R2=4.7kΩ，计算R1取值。...5V-0.7VR10.7V4.7K-0.5mA则：R16.63KΩIb=Vcc-VbeR1VbeR2-...Icβ驱动继电器(工作原理)常见三极管(用途)光电管普通开关管高频放大管(贴片)功率三极管(金属)陶瓷放电管中高频放大管三极管的特性三极管的使用三极管的重要参数目录简易时间继电器RC充放电回路知识回顾----+++++++++++++++---tVC0E放电曲线恒流E/R充电曲线实际充电曲线VCECKR12RC充放电回路RC充放电波形K打到1处，对电容器充电K打到2处，电容器通过R放电充电放电/tEe)t(VcR/VcID；RC)e1(E)t(VcR)VcE(Ic/t，其中RC充放电回路串联的电阻R越大，充电电流就越小，则充电时间就越长；电容量C越大，所需要的电荷量就越大（即储能越多），充电时间就越长。这就是能够用RC电路实现延时的理论依据使用RC电路实现延时----+++++++++++++++---tV0VCEKR12RC充放电回路RC延时原理示意图负载假设①开关K初始状态是接通2端点，电容C中初始电荷量为0；②在输出级接入一个负载，这种负载的特点是存在一个反转电压，当输入电压低于或高于该反转电压值时，会被识别为0或1，而输出不同的状态。ΔT输入VC输出动作阀值初始状态开关由2转向1当电容两端电压达到负载动作阀值电压时，负载识别为1输入信号被延迟了ΔT简易时间继电器原理U1U2tRC电路输出电压U1三极管输出电压U2继电器状态RC电路继电器驱动电路①电路上电+Vcc初始状态（上电瞬间）：电容中没有存储电荷，两端压差为零，三极管Q的输入端为高电平(+Vcc)，三极管导通。随着电容中充入的电荷量越来越多，两端的压差也越来越大，三极管输入端电压也将越来越低，当三极管中电流不足以维持继电器吸合时，继电器释放。初始状态（上电瞬间）-------++++++++三极管中电流不足以维持继电器吸合吸合释放简易时间继电器原理U1U2tRC电路输出电压U1三极管输出电压U2继电器状态②按下按键+Vcc电容两端压差降为零，三极管Q的输入端为高电平(+Vcc)，三极管导通，继电器吸合。-------++++++++吸合释放按下按键电容放电时，限制放电电流不至过大而损坏电容简易时间继电器原理U1U2tRC电路输出电压U1三极管输出电压U2继电器状态②按下按键+Vcc电容两端压差降为零，三极管Q的输入端为高电平(+Vcc)，三极管导通，继电器吸合。吸合释放按下按键③释放按键电容充电，两端压差增大，U1下降，直至三极管中电流不足以维持继电器吸合，继电器释放。-------++++++++释放按键三极管中电流不足以维持继电器吸合吸合释放延迟时间电路的延迟时间可以通过RC电路的时间常数τ=R·C进行估算，但因三极管放大倍数的离散性较大，故延时无法做到非常精确。公式中的R可近似等于R3与R1并联后的阻值。因为三极管驱动电路已经确定了R1的取值范围，这个限定了R无法取较大值。如果要通过这个电路实现较长时间的延时，则需要采用较大的电容。