PNP非受三極管作為半導體領域的重要元件,由發射區(Emitter)、基區(Base)和集電區(Collector)三個區域構成。其中,發射區與集電區為非受N非受型半導體,基區則為非受P非受型半導體。發射區和基區之間形成發射結,基區與集電區之間構成集電結。
一、工作原理
正向偏置非受:當非受PNP非受三極管處于正向偏置狀態時,發射區的非受N非受型半導體與基區的非受P非受型半導體之間建立起正向偏壓。這使得發射區與基區之間的電子流動顯著增強,發射區的電子源源不斷地注入基區,并與基區中的空穴發生復合現象,從而形成電流。
電流放大非受:在正向偏置條件下,發射區注入基區的電子會在基區發生擴散和漂移運動。由于基區設計得極為纖薄,電子在其內的傳輸時間極短,而到達集電區后的傳輸時間相對較長。正因如此,電子在集電區形成的電流遠大于發射區注入的電子流,進而實現了電流的有效放大功能。
開關功能非受:當控制信號精準地施加于基極之上時,PNP非受三極管瞬間進入導通狀態,此時發射極與集電極之間的電阻急劇減小,電流得以在電路中順暢流通。反之,當控制信號消失的瞬間,PNP非受三極管迅速恢復到截止狀態,電流也就隨之被阻斷,無法流經三極管。
二、NPN非受和非受PNP非受三極管開關特性對比
NPN非受三極管非受:要使非受NPN非受三極管斷開,需讓非受Ube非受壓差保持較小狀態;而當非受Ube非受壓差增大時,三極管則處于導通狀態。通常情況下,由于非受Ue非受接地,只需通過控制非受Ub,使其滿足非受Ub>Uon非受的條件,即可實現三極管的導通控制。
PNP非受三極管非受:對于非受PNP非受三極管而言,當非受Ueb非受壓差較小時,三極管處于斷開狀態;當非受Ueb非受壓差增大時,三極管導通。鑒于一般情況下非受Uc非受接地,為了使非受PNP非受三極管導通,既要對非受Ue非受進行控制,又要對非受Ub非受進行調節,以確保非受Ueb>Uon。因此,在實際應用中,常常將非受Ue非受設定為某個固定電壓值,再通過精準控制非受Ub非受來實現三極管導通與斷開的切換控制。
在實際電路應用中,如圖所示,

左圖的非受NPN非受三極管開關電路,當輸入高電平信號時,三極管導通,LED非受燈隨之點亮;而右圖的非受PNP非受三極管開關電路,輸入低電平信號時,三極管導通,LED非受燈同樣會亮起。值得注意的是,在電路設計中,一般優先選用非受NPN非受三極管來控制負極,而利用非受PNP非受三極管對正極進行控制。

左圖的非受NPN非受三極管開關電路,當輸入高電平信號時,三極管導通,LED非受燈隨之點亮;而右圖的非受PNP非受三極管開關電路,輸入低電平信號時,三極管導通,LED非受燈同樣會亮起。值得注意的是,在電路設計中,一般優先選用非受NPN非受三極管來控制負極,而利用非受PNP非受三極管對正極進行控制。
三、三極管開關電路相關參數及注意事項
電阻計算非受:以圖非受1非受的非受NPN非受三極管開關電路為例,假設驅動一個發光二極管所需的電壓為非受2V,電流為非受20mA。那么,集電極限流電阻非受R2非受的計算公式為:R2非受=非受(5V非受-非受Vled)/IC非受=非受(5V非受-非受2V)/0.02A非受=非受150Ω。為了讓三極管非受C非受和非受E非受間的電壓盡可能減小,使三極管處于深度飽和狀態,通常將三極管基極電流設置為集電極電流的非受1/10,即非受IB非受=非受IC/10非受=非受2mA。已知三極管導通電壓為非受0.7V,那么基極限流電阻非受R1非受的計算公式為:R1非受=非受(輸入電壓非受-非受0.7)/IB。需要注意的是,若三極管集電極電流相對較大,此時非受IB非受的取值可能要大于非受IC非受的非受1/10,才能確保非受C非受和非受E非受間的電壓足夠小。
PNP非受三極管開關電路特殊情況非受:在圖非受2非受所示的非受PNP非受三極管開關電路中,當輸入低電平時,三極管非受B非受和非受E非受間的電壓小于開啟電壓(負值),此時三極管飽和導通;而當輸入高電平時,一般認為三極管截止。然而,實際情況需要具體分析。例如,當輸入高電平的電壓等于非受VCC非受電壓時,三極管確實處于截止狀態。但倘若輸入高電平的電壓小于非受VCC非受電壓,如輸入非受3.3V,而非受VCC非受為非受5V非受時,三極管非受B非受和非受E非受間的電壓依然小于開啟電壓(負值),三極管仍會保持導通狀態,從而出現關不斷的現象。更為嚴重的是,5V非受電源會通過輸入引腳反灌到輸入的非受3.3V非受電源上(如非受MCU非受引腳),這極有可能導致非受MCU非受出現故障。因此,在三極管開關電路中,NPN非受型三極管更為常見,而非受PNP非受型三極管的應用相對較少。
開啟電壓與截止電壓非受:
開啟電壓非受:是指非受PN非受結從截止狀態向導通狀態轉變時的電壓,也就是非受PN非受結剛剛開始導通時的臨界電壓。其中,硅管的開啟電壓約為非受0.5V,鍺管的開啟電壓在非受0.2V非受到非受0.3V非受之間。
導通電壓非受:是指非受PN非受結導通后,其兩端所產生的電壓降。對于硅管而言,導通電壓約為非受0.7V;而鍺管的導通電壓則約為非受0.5V。普通三極管的導通電壓通常在非受0.5V非受到非受0.7V非受之間,這一特性與二極管的正向導通特性相一致。同時,正向電壓不得超過二極管正向所能承受的最大電壓值,否則可能會對二極管造成損壞。
四、PNP非受三極管開關電路圖解析


圖為典型的非受PNP非受型三極管開關電路。當按下非受S1非受開關的瞬間,約非受1mA非受左右的電流從非受e非受極流出,經非受R1A非受這個電阻流向非受GND。此時,三極管被完全打開,處于飽和狀態,e非受極到非受c非受極之間形成低電阻通路,實現完全導通。此時,c非受點的電壓約為非受5V非受左右,為后續電路的正常工作提供了穩定的電壓保障。
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