三極管基本結(jié)構(gòu)是怎樣的？如何利用三極管實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)功能

一直以來，三極管都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在，小編將為大家介紹如何利用三極管實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)功能，詳細(xì)內(nèi)容請看下文。

一、三極管

晶體三極管，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。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。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)把正塊半導(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。三極管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，電路符號(hào)如圖2所示。

從三個(gè)區(qū)引出相應(yīng)的電極，分別為基極b發(fā)射極e和集電極c。發(fā)射區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，集電區(qū)和基區(qū)之間的PN結(jié)叫集電極?；鶇^(qū)很薄，而發(fā)射區(qū)較厚，雜質(zhì)濃度大，PNP型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是空穴，其移動(dòng)方向與電流方向一致，故發(fā)射極箭頭向里；NPN型三極管發(fā)射區(qū)"發(fā)射"的是自由電子，其移動(dòng)方向與電流方向相反，故發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭向外。發(fā)射極箭頭指向也是PN結(jié)在正向電壓下的導(dǎo)通方向。硅晶體三極管和鍺晶體三極管都有PNP型和NPN型兩種類型。

二、三極管如何實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)功能

電子開關(guān)主要控制三極管處于兩個(gè)工作區(qū)間：飽和區(qū)和截止區(qū)， 三極管飽和-----實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)的“開”功能 三極管截止-----實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)的“關(guān)”功能 當(dāng)然，三極管處于非飽和區(qū)間的放大區(qū)，三極管也處于導(dǎo)通狀態(tài)，也可以實(shí)現(xiàn)三極管的開狀態(tài)，只是此時(shí)的電流并未達(dá)到三極管的最大電流，內(nèi)阻比較大，對(duì)于負(fù)載電流較小時(shí)，也可以在此區(qū)間實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)的“開”功能。一般我們使用三極管當(dāng)電子開關(guān)時(shí)，為了能夠使三極管達(dá)到最大輸出電流，一般都會(huì)設(shè)計(jì)將三極管處于飽和區(qū)間。 舉例說明 下面三極管控制燈泡為例，通過處理器（比如單片機(jī)、DSP、ARM、FPGA等）的I/O口控制小燈泡，NPN和PNP三極管的接法有些不同，NPN型三極管當(dāng)下管使用，控制燈泡的負(fù)極；PNP型三極管當(dāng)上管使用，控制燈泡的正極。 具體原理如下圖所示。

▲三極管控制燈泡原理

NPN型三極管原理實(shí)現(xiàn)過程：當(dāng)I/O口輸入低電平時(shí)，由于Ube＜死區(qū)電壓，Ib=0，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以燈泡不亮；當(dāng)I/O口輸入高電平（3.3V或5V等）時(shí)，三極管導(dǎo)通，燈泡燃亮。根據(jù)I/O口的高電平狀態(tài)，選擇合適的基極電阻R1，使三極管處于飽和狀態(tài)，計(jì)算方法為：R1≈(U-Ube)*β/Ic，其中U為I/O口輸入電壓，β為三極管放大倍數(shù)，Ic為三極管最大集電極電流，Ube為基極與發(fā)射極之間的壓差，一般為0.4V~0.6V左右。 R2為下拉電阻，阻值選擇大一些，至少應(yīng)比R1大一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣在計(jì)算R1阻值時(shí)，可以忽略R2的存在，若R1與R2電阻大小相當(dāng)時(shí)，需要考慮分流情況。此時(shí)，R1的電流IR1=Ib+Ube/R2，所以R1=(U-Ube)/IR1=(U-Ube)/(Ib+Ube/R2)。計(jì)算較復(fù)雜。 PNP型三極管原理實(shí)現(xiàn)過程與NPN型三極管類似，PNP型三極管控制燈泡的正極，具體過程：當(dāng)I/O口輸入高電平（VCC）時(shí)，UBE無壓差，Ib=0，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，所以燈泡不亮；當(dāng)I/O口輸入低電平時(shí)，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，燈泡燃亮。

最后，小編誠心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來說都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。