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三極管開關(guān)電路應(yīng)用與開關(guān)電路狀態(tài)的影響因素分析-KIA MOS管

信息來(lái)源:本站 日期:2018-11-30 

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三極管

三極管,全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào), 也用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。

三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一,具有電流放大作用,是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié),兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分,中間部分是基區(qū),兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū),排列方式有PNP和NPN兩種。


三極管開關(guān)電路簡(jiǎn)單應(yīng)用

三極管我們有時(shí)候也稱為晶體管、晶體三極管等,它是一種電流控制元器件,即用基極電流去控制集電極電流。能夠把微弱信號(hào)放大成較大電信號(hào), 有PNP和NPN兩種。它有截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和導(dǎo)通三種工作狀態(tài),我們經(jīng)常用到的就是飽和導(dǎo)通狀態(tài),處于飽和狀態(tài)時(shí)候,三極管失去了電流放大作用,集電極C與發(fā)射極E之間的電壓很小,Vce兩極電壓相當(dāng)于為零,也就是說(shuō)短路狀態(tài),這種狀態(tài)經(jīng)常與截止?fàn)顟B(tài)配合一起用作開關(guān)作用,特別是在小信號(hào)小電流場(chǎng)合。


下面介紹三極管在開關(guān)方面的作用,以SS8050三極管為例,這種一種普遍用于功率放大電路的三極管,與SS8550 互補(bǔ)。8050是一種低電壓、大電流、小信號(hào)的NPN型硅三極管,最大集電極電流為0.5 A,而SS8050最大集電極電流為1.5 A。

三極管開關(guān)電路

下圖是三極管開關(guān)電路

三極管開關(guān)電路


三極管在作開關(guān)作用時(shí)候,在設(shè)計(jì)電路至少要考慮三個(gè)參數(shù):集電極-發(fā)射極電壓Vceo、集電極連續(xù)電流Ic、集電極耗散功率Pc等,如下表是SS8050三極管極限參數(shù)

三極管開關(guān)電路


(一)集電極-發(fā)射極電壓Vceo

這是集電極與發(fā)射極電壓之間的最大耐壓值,設(shè)計(jì)電路時(shí)候要考慮不能超過(guò)此耐壓值,至少要大兩倍于輸入電壓值,這樣電路才更可靠。

三極管開關(guān)電路


(二)集電極連續(xù)電流Ic

這是三極管集電極最大電流,三極管處于放大狀態(tài)時(shí)候,這個(gè)電流隨著基極電流不斷增大而增大,當(dāng)增大到一定程度時(shí)候不再變化,此時(shí)接近于飽和狀態(tài),作開關(guān)用時(shí)候,這個(gè)電流不能超過(guò)規(guī)定值。


(三)集電極耗散功率Pc

Pc指的是集電極與發(fā)射極上消耗的功率,Pc=Ic*Vce,電流流過(guò)三極管把熱量轉(zhuǎn)換為耗散功率,表現(xiàn)為三極管發(fā)熱、內(nèi)部溫升上升,超過(guò)這個(gè)功率值三極管將會(huì)損壞。

除了這三個(gè),還有Vbe電壓等,用三極管作開關(guān)電路,一般是小一點(diǎn)的負(fù)載,如果是負(fù)載大一點(diǎn)的用大功率的三極管或者用MOS管驅(qū)動(dòng)。


三極管開關(guān)電路和狀態(tài)的影響分析

首先需要選定的一個(gè)傳感器,對(duì)空氣質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行捕捉輸出,在找到一個(gè)MQ-2 的氣體傳感器。

三極管開關(guān)電路


三極管開關(guān)

三極管開關(guān)電路


三極管放大電路, ic = β* ib , Vout = Vcc – ic*R3


三極管開關(guān)電路, ic ≠ β* ib, Vout =0.3V≈ 0V


大家可以思考一下,下拉電阻有哪些作用呢?又怎樣選擇呢?


下圖是三極管是的輸出特性曲線

三極管開關(guān)電路


圖中電源電壓為4V,綠色的斜線是負(fù)載電阻為80歐姆的負(fù)載線,V/R=50MA,圖中標(biāo)出了Ib分別等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作點(diǎn)A、B、C、D、E、F。據(jù)此在右側(cè)作出了Ic與Ib的關(guān)系曲線。根據(jù)這個(gè)曲線,就比較清楚地看出“飽和”的含義了。曲線的綠色段是線性放大區(qū),Ic隨Ib的增大幾乎成線性地快速上升,可以看出β值約為200。藍(lán)色段開始變彎曲,斜率逐漸變小。紅色段就幾乎變成水平了,這就是“飽和”。


實(shí)際上,飽和是一個(gè)漸變的過(guò)程,藍(lán)色段也可以認(rèn)為是初始進(jìn)入飽和的區(qū)段。在實(shí)際工作中,常用Ib*β=V/R作為判斷臨界飽和的條件。在圖中就是假想綠色段繼續(xù)向上延伸,與Ic=50MA的水平線相交,交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ib值就是臨界飽和的Ib值。圖中可見(jiàn)該值約為0.25mA。


由圖可見(jiàn),根據(jù)Ib*β=V/R算出的Ib值,只是使晶體管進(jìn)入了初始飽和狀態(tài),實(shí)際上應(yīng)該取該值的數(shù)倍以上,才能達(dá)到真正的飽和;倍數(shù)越大,飽和程度就越深。


圖中還畫出了負(fù)載電阻為200歐姆時(shí)的負(fù)載線??梢钥闯觯瑢?duì)應(yīng)于Ib=0.1mA,負(fù)載電阻為80歐姆時(shí),晶體管是處于線性放大區(qū),而負(fù)載電阻200歐姆時(shí),已經(jīng)接近進(jìn)入飽和區(qū)了。負(fù)載電阻由大到小變化,負(fù)載線以Vce=4.0為圓心呈扇狀向上展開。負(fù)載電阻越小,進(jìn)入飽和狀態(tài)所需要的Ib值就越大,飽和狀態(tài)下的C-E壓降也越大。


使用三極管的開關(guān)管時(shí)推薦設(shè)置ib為1mA,BE 有0.7V壓降即可。N管開關(guān)E接地,P管開關(guān)E接電源。(1mA相對(duì)大些,可以保證可靠的開關(guān)狀態(tài),可以有效的避免溫度變化等干擾導(dǎo)致誤開關(guān))


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