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。
老虎3397
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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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。