三极管原理
三极管有三种工作状态:截止区、放大区、饱和区。
- 截止状态:三极管处于关断状态
- 放大状态:三极管处于电流放大状态。总结:三极管放大状态下IC会随着IB的增大而增大,减小而减小,即IC受控于IB。
- 饱和状态:三极管处于完全导通状态。总结:三极管饱和导通状态下Ic不在随着Ib的增大而增大,减小而减小,即Ic不在受控于Ib。
当三极管当做开关使用时,他工作在饱和区。三极管可以通过小电流控制大电流。
放大的原理就在于:通过小的交流输入,控制大的静态直流。假设三极管是个大坝,这个大坝奇怪的地方是,有两个阀门,一个大阀门,一个小阀门。小阀门可以用人力打开,大阀门很重,人力是打不开的,只能通过小阀门的水力打开。
所以,平常的工作流程便是,每当放水的时候,人们就打开小阀门,很小的水流涓涓流出,这涓涓细流冲击大阀门的开关,大阀门随之打开,汹涌的江水滔滔流下。
如果不停地改变小阀门开启的大小,那么大阀门也相应地不停改变,假若能严格地按比例改变,那么,完美的控制就完成了。在这里,Ube就是小水流,Uce就是大水流,人就是输入信号。当然,如果把水流比为电流的话,会更确切,因为三极管毕竟是一个电流控制元件。
- 截止区:应该是那个小的阀门开启的还不够,不能打开打阀门,这种情况是截止区。
- 饱和区:应该是小的阀门开启的太大了,以至于大阀门里放出的水流已经到了它极限的流量,但是 你关小
小阀门的话,可以让三极管工作状态从饱和区返回到线性区。 - 线性区:就是水流处于可调节的状态。
- 击穿区:比如有水流存在一个水库中,水位太高(相应与Vce太大),导致有缺口产生,水流流出。而且,随着小阀门的开启,这个击穿电压变低,就是更容易击穿了。
原理理解
EB之间电流的导通与EC之间电流的导通成正比,EB小电流导通控制着EC大电流的导通,EB小电流的限制也同比例限制EC大电流的通过。如下图,箭头是指EB小控制电流的方向。
NPN: 当小电流从B至E时(B为+,E为-), 大电流开始可在C至E流动。流动时只能是单方向(C为+,E为-),有像二极管的整流作用。
可以这么理解:看箭头方向,朝外为NPN,B到E箭头方向有小电流时,则C到E会有大电流;
PNP:当小电流从E至B时(E为+,B为-),大电流开始可在E至C流动。流动时只能是单方向(E为+,C为-),有像二极管的整流作用。
可以这么理解:看箭头方向,朝内为PNP,E到B箭头方向有小电流时,则E到C会有大电流;
例子
三极管下拉电阻的选取:阻值为2K,这个电阻的阻值是经过多次实际检验得出的,大家做设计的时候务必加上下拉电阻,不加时候三极管也能工作,但是加上后会保证三极管的状态更稳定。
单片机的输出口通过一个电阻接到基极,发射极接蜂鸣器的正极,集电极通过电阻接电源。当单片机的管脚SPEAK为高电平时,PN结发生正向偏置,三极管处于导通状态,蜂鸣器两个管脚得电,发声。