在三极管的使用上遇到的问题总结

tianheiGE

前几天在弄一个抢答器，要求按键灯亮，后面采用单片机作为主控的方案，单片机型号为STC89C52，灯亮首先想到用三极管作为开关由单片机控制灯的亮灭，为了让灯有足够的亮度就想用高点的电压，采用12V供电，我们的单片机是5V供电，绘制原理图如下：分析可知选择合适的参数这个三极管还是可以工作在饱和状态，但是由于51单片机的I/O口输出电流能力很差即为基极提供的电流很小，及时三极管工作在饱和状态下集电极的电流还是很小，所以这个图不合理。改进方法，在I/O端口接上拉电阻提高输出能力，因为Q1是高电平导通所以平时I/O口处于低电平状态，所以上拉电阻的大小取决于I/O端口的灌电流能力，查阅手册可知为8MA，考虑到流进单片机的总电流，这种方案还是不能使用过多，很显然如果负载加在上图三极管的发射极，则只有当负载很小的时候才可能进入饱和状态，却由Ib电流回路可知会减小Ib的大小输出电流能力变差，下面我们再来讨论我使用的另一种方案采用PNP型三极管低电平导通原理图如下：由于这次第一次使用NPN型三极管所以中招了，由图由边的PNP型三极管内部等效电路可知为两个正对着的二极管，所以左边的原理图的基极电压将会被抬高到接近12V加到了单片机的I/O端口很显然片子会被悲剧的，我在实验过程这个电压通过I/O端口窜进了单片机的5V供电系统并抬高了电压，单片机微烫，不管是加大基极电阻还是把负载拿到发射极都没有解决这个问题，所以在使用PNP三极管是要注意控制电压的高电平与三极管的供电电压的问题，如果把供电电压改为5V要使三极管更容易进入饱和状态负载还是要接在集电极。

    前段时间参加省电子大赛（当时接触的全是NPN型三极管）讨论过这样一个问题，就是用三极管驱动继电器，有两种电路方案，如图：

即继电器线圈是接在三极管集电极好还是发射极好呢，实验发现相同参数下接在集电极三极管更容易进入饱和区得到更大的电流让继电器闭合，假设这两个电路都工作在临界饱和状态，对于两个电路都满足Ibs=Ic/K(假设三极管放大倍数为K)所以对于左边的电路，Ic=（Vcc-Uce）/R（假设线圈电阻为R）得Ibs=（Vcc-Uce）/K*R对于右边的电路Ic=（Vcc-Uce）/R - Ibs 得Ibs=（Vcc-Uce）/R*（1+K)又因为一般三极管的放大倍数K都很大，所以对于这两个电路处于临界饱和状态时可以认为Ibs=（Vcc-Uce）/K*R即只有当Ib>Ibs时这两个电路才会进入饱和状态再看左边的电路Ib=（Ub-Ube）/Rb对于右边的电路Ib=（Ub-Ube）/（Rb+R）所以在左边电路的Ib要大于右边电路的Ib即更容易达到临界饱和需要的Ibs所以左边的电路要更容易进入饱和状态得到大电流。

    关于三极管还可以工作在反接状态下，即发射极和集电极对调过来接，由三极管的等效电路可知把基极放中间，看着上下是对称的，所以是不是可以把发射极和集电极反着来用呢，这样电路还是可以导通的，在三极管的内部是不对称的，对于NPN型三极管发射极N区小自由电子浓度大，集电极N区大自由电子浓度低，高手说这样接只是放大倍数小了，怎么分析我也不太清楚，还是采用常规接法把。

    所以对于三接管来说不管是NPN还是PNP把负载接在集电极都能获得较大的电流。

racede

基础问题...

可以用一只PNP 和 一只NPN复合...

tianheiGE

racede 发表于 2012-6-3 13:12
基础问题...

可以用一只PNP 和 一只NPN复合...

奥，新手没用过，手上也没有

kilau

tianheiGE 发表于 2012-6-3 13:42
奥，新手没用过，手上也没有

led不需要12v的纯浪费电

BXAK

增加LED亮度就增加电流（减小限流电阻），5V电源就行，
又不是小灯泡没必要加12V电压

tianheiGE

BXAK 发表于 2012-6-3 13:47
增加LED亮度就增加电流（减小限流电阻），5V电源就行，
又不是小灯泡没必要加12V电压 ...

多谢指点，已经该成5V供电了，开始没有牢记这点

lxa0

racede 发表于 2012-6-3 13:12
基础问题...

可以用一只PNP 和 一只NPN复合...

这方法规范~~~~~~~~~~~~~~