pnp三極管,ce反著接,怎麼還能當開關呀?

曹政情


因為PNP三極管的CE極本來就是反著接的。

我們平時接觸的多是NPN三極管,NPN的CE極是正接,而PNP是反接。

這就是PNP三極管的特性。

下面簡單介紹一下這兩種三極管的開關方式!

NPN三極管

BE極間如果有正向壓降,則三極管導通。

電流方向是C、B極間的電流流向E極。

這時候C極在電源端、E極接地,此時CE極可以看成是正著接的。

PNP三極管

BE極間如果有反向壓降,則三極管導通。

電流方向是E極電流流向C、B極。

這時候E極在電源端、C極接地,所以此時CE極可以看成是反著接的。

因為PNP型三極管就有CE反接的特性,所以CE反接,三極管還能當開關。



愛上半導體


這個問題提問得非常有水平。很多人都有一個誤區,三極管CE極反接是一定不能工作的。實際不然。相信提問者就遇到了這樣的現象。

要想回答這個問題,首先要從三極管的構造說起。

基本的三極管構造見圖1,它分為發射區,基區和集電區。其中,發射區摻雜濃度高,基區薄,集電區面積大。發射區摻雜濃度高,有利於發射區向基區發射載流子;基區薄,載流子容易通過;集電區比發射區面積大,且摻雜濃度低,有利於收集載流子…

但是,從基本的PN結構成來看,三極管的C和E確實是可以互換的。只不過互換後,三極管的特性和其本來的特性會相差較多而已。

具體相差在哪裡呢?總結下來,主要有如下兩個方面的變化:

首先是耐壓。三極管b,e結能夠承受的反向電壓一般都會比b,c結能夠承受的反向電壓要低很多,典型值為5-7V。因此CE互換後的三極管能夠承受的電壓也會下降。

其次是放大倍數的下降。因為集電區和發射區結構不同,顛倒使用後,最大的變化就是電流放大倍數會下降。常見的情況,例如一個三極管,原始放下倍數有100多,CE顛倒後,放大倍數往往會降低至10以下。

從上面分析可以看出,三極管CE顛倒,有時電路確實也能正常工作。例如提問者的電子開關的應用場合,只不過性能會惡化而已。

值得注意的是,不是所有三極管CE互換都會發生以上的變化的。例如有一種用於高速開關的“帶阻尼”三極管,其內部CE之間反並了一個二極管。此時如果CE反接,電路一定不能正常工作。圖3就是一種“帶阻尼”三極管的外形。





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三極管CE反接了是不能正常工作的

題主說PNP三極管的CE反著接還能當開關,可能理解有誤的。三極管是電流控制型的器件,NPN三極管工作時,電流從C極流入,E極流出;而PNP三極管工作時,電流從E極流入,C極流出;NPN和PNP型三極管的電流流向本來是不同的,並不是說接反了還可以當開關用。

NPN三極管和PNP三極管的區別

NPN型的三極管由兩塊N型半導體夾位一塊P型並導體組成,而PNP三極管則由兩塊P型半導體夾住一塊N型半導體組成。

對於NPN型的三極管,控制電流需要從基極(B)流入,對於PNP型的三極管,控制電流則需要從基極(B)流出。

NPN三極管和PNP三極管驅動電路的區別

三極管有截止區、放大區、飽和導通區三個工作區,工作在截止區和飽和導通區可以用於控制負載的開和關。比如驅動繼電器、蜂鳴器、LED等,NPN三極管和PNP三極管都可以設計驅動電路,但稍有區別。

因為三極管飽和導通時,CE和BE之間的PN結都需要正偏,Vb>Ve,Vb>Vc,所以用NPN三極管驅動負載時,負載需要接在C極和VCC之間,用PNP三極管驅動負載時,負載需要接在C極和GND之間。

設計驅動電路時,需要給基極(B)設置適合的限流電阻,以NPN驅動電路為例。

由於Ic=β * Ib,假如三極管的放大倍數為100,設置負載的電流為100mA,那麼Ib必須大於1mA,假如基極的驅動電壓為5V,飽和導通時Vbc=0.7V,那麼限流電阻R1=(5V-0.7V)/1mA=4.3K,為了保證三極管能保證飽和導通,我們一般會把限流電阻阻值設小一點。

有的朋友問,基極不加限流電阻可以嗎?答案是不行的哦,限流電阻去掉了,Vb的電壓就是驅動電壓了,沒辦法讓Vbe=0.7V了,另外過流也會讓三極管燒壞哦。

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為什麼PNP三極管集電極(C)和發射極(E)反著接,卻可以當開關使用?

理解NPN和PNP兩種類型的三極管原理及電流方向就會明白為什麼PNP三極管的集電極和發射極反著接當開關使用。

NPN和PNP三極管的基本原理及差異

三極管屬於電流控制元件,小電流控制大電流。三極管共有三個極:基極、集電極和發射極,根據兩個PN結的構造不同,三極管分為NPN型和PNP型,雖然兩種類型的三極管都有截止區、放大區和飽和區,但是它們控制方式、導通條件及電流方向是不同的。

一、NPN三極管:

NPN型三極管工作時的電流方向為:基極(B)流向發射極(E),集電極(C)流向發射極(E),Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,其中β為三極管的放大倍數。

截止區:Ube<0.6V,基極電流Ib=0,所以Ic=0,三極管內阻很大,相當於開路(假設0.6V為三極管的開啟電壓);

放大區:滿足公式Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,小電流驅動大電流,基極電流越大集電極電流就越大;

飽和區:Ic電流達到飽和(趨於穩定),不隨Ib的電流增大而增大。

二、PNP三極管:

PNP型三極管工作時的電流方向為:發射極(E)流向基極(B),發射極(E)流向集電極(C),Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,其中β為三極管的放大倍數。

截止區:Ube>-0.6V,即Ueb<0.6V,由於其電流方向正好跟NPN三極管相反,所以當三極管有電流時發射極的電位比基極的電位高(頭條@技術閒聊)。此區間基極電流Ib=0,所以Ic=0,三極管內阻很大,相當於開路;

放大區:滿足公式Ic=βIb,Ie=(β+1)Ib,小電流驅動大電流,基極電流越大集電極電流就越大;

飽和區:Ic電流達到飽和(趨於穩定),不隨Ib的電流增大而增大。

三、NPN和PNP三極管的差異:

從其原理可以看出,NPN和PNP三極管的功能基本相同,唯一的區別是它們的電流方向正好相反。NPN三極管基極的電流方向為從基極流向發射極,而PNP三極管正好相反,電流從發射極流出基極;NPN三極管主迴路電流方向從集電極流向發射極,而PNP三極管電流從發射極流向集電極。

實例說明

為了讓你們理解更透徹,分別用實例說明,如下圖為分別使用NPN和PNP三極管當電子開關控制LED燈的原理。因為電源的電流都是從正極流向負極(+5V→GND),所以根據三極管的電流方向,PNP三極管的集電極和發射極對比NPN三極管是反接的。

其工作原理(假設三極管的開啟電壓為0.6V):

1、NPN三極管(上圖左),當輸入電壓小於0.6V時,三極管截止,LED燈不亮;當輸入電壓大於0.6V時,三極管基極有電流,三極管導通,LED點亮,三極管集電極的電流受基極電流限制,而基極電流的計算方法Ib=(輸入電壓-0.6)/R1,改變輸入電壓或R1的阻值都可以改變基極電流,從而控制負載的電流。

2、PNP三極管(上圖右),當輸入電壓大於4.4V時,三極管截止,LED燈不亮;當輸入電壓小於4.4V時,三極管基極有電流,三極管導通,LED點亮,三極管集電極的電流受基極電流限制,而基極電流的計算方法Ib=(5V-輸入電壓)/R1,改變輸入電壓或R1的阻值都可以改變基極電流,從而控制負載的電流。

正因為NPN和PNP型三極管的電流方向正好相反,因此很多場合經常使用NPN和PNP組成對管搭配使用,比如下圖的使用NPN和PNP三極管組成的H橋電路,在控制電機正反轉時經常用到。

總結:三極管是很常用的半導體元器件,對它們的原理一定要非常瞭解,理解三極管的用法及用途,熟悉它們之間的差異,在電路設計中才會得心應手。

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技術閒聊


三極管用做開關,是因為利用他的導通和截止的特性,發射級和集電極接反,基極一樣可以控制通斷!只是放大性能變差,不會導致不能用。


擴展資料:

PNP型三極管與NPN型三極管區別
2個PN結的方向不一致。
PNP是共陰極,即兩個PN結的N結相連做為基極,另兩個P結分別做集電極和發射極;電路圖裡標示為箭頭朝內的三極管。
NPN則相反
工作原理:
晶體三極管按材料分有兩種:鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式,但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管,兩者除了電源極性不同外,其工作原理都是相同的,下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。
對於NPN管,它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成,發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結,而集電區與基區形成的PN結稱為集電結,三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極c。
當b點電位高於e點電位零點幾伏時,發射結處於正偏狀態,而C點電位高於b點電位幾伏時,集電結處於反偏狀態,集電極電源Ec要高於基極電源Ebo。
在製造三極管時,有意識地使發射區的多數載流子濃度大於基區的,同時基區做得很薄,而且,要嚴格控制雜質含量,這樣,一旦接通電源後,由於發射結正偏,發射區的多數載流子(電子)基極區的多數載流子(空穴)很容易地越過發射結互相向對方擴散,但因前者的濃度基大於後者,所以通過發射結的電流基本上是電子流,這股電子流稱為發射極電流Ie。
由於基區很薄,加上集電結的反偏,注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電集電流Ic,只剩下很少(1-10%)的電子在基區的空穴進行復合,被複合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給,從而形成了基極電流Ibo.根據電流連續性原理得:
Ie=Ib+Ic
這就是說,在基極補充一個很小的Ib,就可以在集電極上得到一個較大的Ic,這就是所謂電流放大作用,Ic與Ib是維持一定的比例關係,即:
β1=Ic/Ib
式中:β1--稱為直流放大倍數,
集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為:
β= △Ic/△Ib
式中β--稱為交流電流放大倍數,由於低頻時β1和β的數值相差不大,所以有時為了方便起見,對兩者不作嚴格區分,β值約為幾十至一百多。
同理,PNP三極管則主要是形成空穴電流,其餘原理基本相近。
三極管是一種電流放大器件,但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用,通過電阻轉變為電壓放大作用。

風信子視野


三極管用做開關,是因為利用他的導通和截止的特性,發射級和集電極接反,基極一樣可以控制通斷!只是放大性能變差,不會導致不能用。


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千萬不要小瞧半導體管的威力,定然是ce結的反接,在複合放大中造成錯覺,把個小小的元件外封裝鐵殼都崩開了。


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