万能三极管:三极管开关电路之达林顿电路图分析

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楼主 2022-05-11 10:38:57
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图一所示是NPN三极管的共射极电路,图二所示是它的特性曲线图,图中它有3 种工作区域:截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。三极管是以B极电流IB作为输入,操控整个三极管的工作状态。若三极管是在截止区,IB趋近于0(VBE亦趋近于0),C极与E极间约呈断路状态,IC=0,VCE=VCC。若三极管是在线性区,B-E接面为顺向偏压,B-C接面为逆向偏压,IB的值适中 (VBE=0.7V), IC=h F E I B 呈比例放大,Vce=Vcc-Rc Ic=Vcc-Rc hFE IB可被IB操控。若三极管在饱和区,IB很大,VBE=0.8V,VCE=0.2V,VBC=0.6V,B-C与B-E两接面均为正向偏压,C-E间等同于一个带有0.2V电位落差的通路,可得Ic=(Vcc-0.2)/Rc ,Ic与IB无关了,因此时的IB大过线性放大区的IB值,Ic<hFE IB是必然的。三极管在截止态时C-E间如同断路,在饱和态时C-E间如同通路(带有0.2V电位降),因此可以作为开关。控制此开关的是IB,也可以用VBB作为控制的输入讯号。图三、四分别显示三极管开关的通路、断路状态,及其对应的等效电路。

图1 NPN 三极管共射极电路

图2 共射极电路输出特性曲

图3 截止态如同断路线图


图4 饱和态如同通路

实验:三极管的开关作用

简单三极管开关:电路如图5,电阻RC是LED限流用电阻,以防止电压过高烧坏LED(发光二极管),将输入信号VIN从0调到最大 (等分为约20 个间隔),观察并记录对的VOUT以及LED的亮度。当三极管开关为断路时,VOUT=VCC=12V,LED不亮。当三极管开关通路时,VOUT=0.2V ,LED会亮。改良三极管开关:因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区,开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确,可串接两三极管,电路如图六。同样将输入信号VIN从0调到最大(等分为约20个间隔),观察并记录对应的VOUT以及LED的亮度。

图5 简单开关三极管电路图

图6 改良三极管开关电路-达林顿电路图

以上图可以看出几乎任何一种型号三极管都可一做为电子开关来使用,如果条件允许也可用来控制加热设备。可见开关三极管只是一个笼统的概念,不过市面上也有少数的专用开关三极管出售。

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