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1、三极管开关作用的应用（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）三极管开关电路应用 三极管开关状态的判断方法(用万用表测量)是:当处于开状态时,三极管为处于饱和状态,UceUbe，Uce间的电压很小,一般小于PN结正向压降(0.7V).当处于关状态时,基极电流Ib为0.Uce1V时为放大状态下面介绍几款三极管开关电路的应用三极管开关电路在电动玩具中的应用:由开关三极管VT，玩具电动机M，控制开关S，基极限流电阻器R和电源GB组成。VT采用NPN型小功率硅管8050，其集电极最大允许电流ICM可达1.5A，以满足电动机起动电流的要求。M选用工作电压为3V的小型直流电动机，
2、对应电源GB亦为3V 。VT基极限流电阻器R如何确定呢？根据三极管的电流分配作用，在基极输入一个较弱的电流IB，就可以控制集电极电流IC有较强的变化。假设VT电流放大系数hfe250，电动机起动时的集电极电流IC1.5A，经过计算，为使三极管饱和导通所需的基极电流IB（1500mA250）212mA。在图1电路中，电动机空载时运转电流约为500mA，此时电源（用两节5号电池供电）电压降至2.4V，VT基极-发射极之间电压VBE0.9V。根据欧姆定律，VT基极限流电阻器的电阻值R（2.40.9）V12mA0.13k。考虑到VT在IC较大时，hfe要减小，电阻值R还要小一些，实取100。为使电动机
3、更可靠地启动，R甚至可减少到51。在调试电路时，接通控制开关S，电动机应能自行启动，测量VT集电极发射极之间电压VCE0.35V，说明三极管已饱和导通，三极管开关电路工作正常，否则会使VT过热而损坏。三极管开关电路在自动停车的磁力自动控制电路中的应用:见图3。开启电源开关S，玩具车启动，行驶到接进磁铁时，安装在VT基极与发射极之间的干簧管SQ闭合，将基极偏置电流短路，VT截止，电动机停止转动，保护了电动机及避免大电流放电。三极管开关电路在光电自动控制电路中的应用见图4。VT1和VT2接成类似复合管电路形式，VT1的发射极电流也是VT2的基极电流，R2既是VT1的负载电阻器又是VT2的基极限流电
4、阻器。因此，当VT1基极输入微弱的电流（0.1mA），可以控制末级VT2较强电流驱动电动机运转电流（500mA）的变化。VT1选用小功率NPN型硅管9013，hfe200。同前计算方法，维持两管同时饱和导通时VT1基极偏置电阻器R1约为3.3k，减去光敏电阻器RG亮阻2k，限流电阻器R1实取1k。光敏传感器也可以采用光敏二极管，使用时要注意极性，光敏二极管的负极接供电电源正极。光敏二极管对控制光线有方向性选择，且灵敏度较高，也不会产生强光照射后的疲劳现象。关三极管三极管开关原理 图1NPN 三极管共射极电路图2 共射极电路输出特性曲图一所示是NPN三极管的共射极电路，图二所示是它的特性曲线图，
5、图中它有3 种工作区域：截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，IC = 0，VCE = VCC。若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，IB 的值适中 (VBE = 0.7 V)， I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc Ic = Vcc - Rc hFE IB可被 IB 操控。若三极管在饱和区，IB
6、 很大，VBE = 0.8 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.6 V，B-C 与B-E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，Ic 与 IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值， Ic C就可以了。 2.先求I先求Ic=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib c=Vc/Rc Ib=Ic/B 基极电阻Rb=(Vb-Vbe)/Ib 举例：已知条件：输入Vi=5V，电源电压Vcc=5V，三极管直流放大系数beta=10.查规格书得，集-射饱和电压Vcesat=0.2V，此时
7、集电极电流Ic=10mA（或其它值），则集电极电阻Rc=（Vcc-Vcesat）/Ic = （5-0.2）/10 = 480 欧。则Ib=Ic/beta=10/10=1 mA，基极限流电阻Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（5-0.6）/1=4.4K，取为4.2K。这时要注意，输入高电平为5V是理想情况，有可能在2.5V（输入的一半）以上就为高了，这时我们以5V输入而得到的基极电流很可能不够，因此要重新计算。以2.5V为逻辑电平的阈值来计算，则Rb=（Vi-Vbe）/Ib=（2.5-0.6）/1=1.9K，取为1.8K，或2K。如何使三极管工作于开关状态?晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状
8、态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图(b)所示。如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区；要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大的。晶体管进入截止状态，晶体管基极与发射极之间加反向电压，这
9、时只存在集电极反向饱和电流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值，当大于VBO时，发射结处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流IEBO，这时晶体管进入截止状态iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。同时基极电流也增加，随着基极电流iB 的增加基极电位vB升高，而随着集电极电流iC的增加，集电极电位vC却下降。当基极电流iB增大到一定值时，将出现vBE =vCE的情况。这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。如果进一步增大iB ，iB增大，使得集电结由零偏变为正向偏置，集电结位垒
10、降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流iC随基极电流iB的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子-空穴对，当iB继续增大时，iC基本维持不变，即iB失去对iC的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大大减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说，在饱和状态时饱和压降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由图(a)可看出，集电极电流iC的增加受外电路的限制。由电路可得出iC的最大值为ICM= VCC/ RC。晶体管进入饱和状态，基极电流增大，集电极电流变化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat)/RC晶体管处于临界饱和时的基极电流为IBS=ICS/=(VCC-VBE(sat)/RC基极电阻增大,驱动电流不足,特别是晶体管从放大区进入饱和区时时间太长,开关晶体管发热烧坏,因此此电阻的计算为:Rb=Hfe*(Vb-0.7)/Icm在简易自动控制电路中，将介绍一些模拟实验电路，利用一些物理现象产生的力、热、声、光、电信号，实现自动控制，以达到某种控制效果。