当使用三极管当电子开关时,对于控制端输入信号,若要求高电平导通时,使用NPN型三极管;若要求低电平导通时,使用PNP三极管。还有在控制电源线路中,一般使用NPN三极管控制负极,PNP三极管控制正极。
对于NPN来说,使Ube压差小,三极管断开,Ube压差大,三极管导通,(基极电位高于射级点位一定值的时候导通)其中一般Ue接地,则只需控制Ub,使Ub>Uon即可使之导通;
对于PNP来说,使Ueb压差小,三极管断开,Ueb压差大,三极管导通,(基极电位低于射级点位一定值的时候导通)其中一般Uc接地,所以要使三极管导通既要控制Ue又要控制Ub使Ueb>Uon才行。所以一般是Ue为某个固定电压值,只通过控制Ub来就可以控制三极管的导通与断开。
如下图实例:左图NPN输入高电平时三极管导通,LED灯亮;右图PNP输入低电平时三极管导通,LED灯亮。
注意:一般使用NPN三极管控制负极,PNP三极管控制正极。
总结:NPN和PNP三极管除了极性相反之外,实际用法也不同,而且驱动电路也不同,基极限流电阻R的计算方式也不同。
(1)图1-NPN三极管开关电路:驱动一个发光二极管所需要的电压和电流分别是:1.6V~2V(这里取2V),5mA~20mA(这里取20mA);所以集电极限流电阻为:R2=(5V-Vled)/IC=(5V-2V)/0.02A=150R;为了让三极管C和E间的电压尽可能小,三极管处于一个深度饱和的状态,一般三极管基极的电流取集电极电流的1/10,所以基极电流为:IB=IC/10=2mA;三极管导通电压取0.7V。所以基极限流电阻为:R1=(输入电压-0.7)/IB;注意:如果三极管集电极电流比较大,这里IB的取值可能要大于IC的1/10,才能使C和E间的电压尽可能小;
(2)图2-PNP三极管开关电路:有时候我们也会用PNP的三极管搭建三极管开关电路,当如图输入低电平时,三极管B和E间的电压小于开启电压(负值),这时三极管饱和导通;当如图输入高电平时,我们一般认为三极管B和E间的电压大于开启电压(负值),这时三极管是截止的,其实这个也是分情况的,当如图输入高电平的电压等于VCC电压时,三极管确实是截止的,但是如果输入高电平的电压小于VCC电压时,比如输入3.3V,而VCC等于5V时,由于三极管B和E间的电压,还是会小于开启电压(负值),三极管仍然是导通的,这时三极管会出现关不断的现象,并且5V电源会通过输入的引脚反灌到输入的3.3V上(比如:MCU引脚),这样很容易(MCU)出现问题,所以三极管开关电路中,常见的是NPN型的三极管,PNP型的用的并不多,这里就不解答R3、R4的求法了
开启电压和截止电压:
(1)开启电压是指PN结由载止状态向导通状态较变时的电压,就是刚刚开始导通时的电压,硅管与锗管的开启电压分别为0.5V和0.2V~0.3V。
(2)导通电压是指PN结导通以后两端的电压降,硅管与锗管的导通电压分别为0.7V与0.5V普通三极管,导通电压0.5~0.7V,符合二极管的特性。 正向电压就是不超过二极管正向所能承受的最大电压值