三極管開關(guān)電路應(yīng)用與開關(guān)電路狀態(tài)的影響因素分析-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-11-30
三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。
三極管是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。
三極管我們有時(shí)候也稱為晶體管、晶體三極管等，它是一種電流控制元器件，即用基極電流去控制集電極電流。能夠把微弱信號(hào)放大成較大電信號(hào)， 有PNP和NPN兩種。它有截止?fàn)顟B(tài)、放大狀態(tài)、飽和導(dǎo)通三種工作狀態(tài)，我們經(jīng)常用到的就是飽和導(dǎo)通狀態(tài)，處于飽和狀態(tài)時(shí)候，三極管失去了電流放大作用，集電極C與發(fā)射極E之間的電壓很小，Vce兩極電壓相當(dāng)于為零，也就是說(shuō)短路狀態(tài)，這種狀態(tài)經(jīng)常與截止?fàn)顟B(tài)配合一起用作開關(guān)作用，特別是在小信號(hào)小電流場(chǎng)合。
下面介紹三極管在開關(guān)方面的作用，以SS8050三極管為例，這種一種普遍用于功率放大電路的三極管，與SS8550 互補(bǔ)。8050是一種低電壓、大電流、小信號(hào)的NPN型硅三極管，最大集電極電流為0.5 A，而SS8050最大集電極電流為1.5 A。
下圖是三極管開關(guān)電路
三極管在作開關(guān)作用時(shí)候，在設(shè)計(jì)電路至少要考慮三個(gè)參數(shù)：集電極-發(fā)射極電壓Vceo、集電極連續(xù)電流Ic、集電極耗散功率Pc等，如下表是SS8050三極管極限參數(shù)
這是集電極與發(fā)射極電壓之間的最大耐壓值，設(shè)計(jì)電路時(shí)候要考慮不能超過(guò)此耐壓值，至少要大兩倍于輸入電壓值，這樣電路才更可靠。
這是三極管集電極最大電流，三極管處于放大狀態(tài)時(shí)候，這個(gè)電流隨著基極電流不斷增大而增大，當(dāng)增大到一定程度時(shí)候不再變化，此時(shí)接近于飽和狀態(tài)，作開關(guān)用時(shí)候，這個(gè)電流不能超過(guò)規(guī)定值。
Pc指的是集電極與發(fā)射極上消耗的功率，Pc=Ic*Vce，電流流過(guò)三極管把熱量轉(zhuǎn)換為耗散功率，表現(xiàn)為三極管發(fā)熱、內(nèi)部溫升上升，超過(guò)這個(gè)功率值三極管將會(huì)損壞。
除了這三個(gè)，還有Vbe電壓等，用三極管作開關(guān)電路，一般是小一點(diǎn)的負(fù)載，如果是負(fù)載大一點(diǎn)的用大功率的三極管或者用MOS管驅(qū)動(dòng)。
首先需要選定的一個(gè)傳感器，對(duì)空氣質(zhì)量信號(hào)進(jìn)行捕捉輸出，在找到一個(gè)MQ-2 的氣體傳感器。
三極管開關(guān)
三極管放大電路， ic = β* ib , Vout = Vcc – ic*R3
三極管開關(guān)電路， ic ≠ β* ib， Vout =0.3V≈ 0V
大家可以思考一下，下拉電阻有哪些作用呢？又怎樣選擇呢？
下圖是三極管是的輸出特性曲線
圖中電源電壓為4V，綠色的斜線是負(fù)載電阻為80歐姆的負(fù)載線，V/R=50MA，圖中標(biāo)出了Ib分別等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作點(diǎn)A、B、C、D、E、F。據(jù)此在右側(cè)作出了Ic與Ib的關(guān)系曲線。根據(jù)這個(gè)曲線，就比較清楚地看出“飽和”的含義了。曲線的綠色段是線性放大區(qū)，Ic隨Ib的增大幾乎成線性地快速上升，可以看出β值約為200。藍(lán)色段開始變彎曲，斜率逐漸變小。紅色段就幾乎變成水平了，這就是“飽和”。
實(shí)際上，飽和是一個(gè)漸變的過(guò)程，藍(lán)色段也可以認(rèn)為是初始進(jìn)入飽和的區(qū)段。在實(shí)際工作中，常用Ib*β=V/R作為判斷臨界飽和的條件。在圖中就是假想綠色段繼續(xù)向上延伸，與Ic=50MA的水平線相交，交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ib值就是臨界飽和的Ib值。圖中可見該值約為0.25mA。
由圖可見，根據(jù)Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶體管進(jìn)入了初始飽和狀態(tài)，實(shí)際上應(yīng)該取該值的數(shù)倍以上，才能達(dá)到真正的飽和；倍數(shù)越大，飽和程度就越深。
圖中還畫出了負(fù)載電阻為200歐姆時(shí)的負(fù)載線。可以看出，對(duì)應(yīng)于Ib=0.1mA，負(fù)載電阻為80歐姆時(shí)，晶體管是處于線性放大區(qū)，而負(fù)載電阻200歐姆時(shí)，已經(jīng)接近進(jìn)入飽和區(qū)了。負(fù)載電阻由大到小變化，負(fù)載線以Vce=4.0為圓心呈扇狀向上展開。負(fù)載電阻越小，進(jìn)入飽和狀態(tài)所需要的Ib值就越大，飽和狀態(tài)下的C-E壓降也越大。
使用三極管的開關(guān)管時(shí)推薦設(shè)置ib為1mA,BE 有0.7V壓降即可。N管開關(guān)E接地，P管開關(guān)E接電源。（1mA相對(duì)大些，可以保證可靠的開關(guān)狀態(tài)，可以有效的避免溫度變化等干擾導(dǎo)致誤開關(guān)）
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