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  • 解析三極管基極為什么要加限流電阻
    • 發布時間:2022-07-18 19:16:01
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    解析三極管基極為什么要加限流電阻
    三極管基極加限流電阻
    三極管屬于電流控制型元件,跟MOS管不同,MOS管屬于電壓控制型元件。
    三極管有三個工作區:截止區、放大區和飽和區,以NPN三極管為例,BE的壓差(UBE)約為0.6V左右(實際大小跟元器件的型號有關),當UBE<0.6V時,三極管截止;三極管處于放大區或飽和區時,UBE=0.6V。
    三極管 基極 限流電阻
    NPN三極管電流示意圖
    三極管處于放大區時,所增加的基極和VCC之間的電阻屬于偏置電阻,下面講解三極管當開關使用時,基極為什么要加電阻,和MOS管有什么區別。
    下圖是NPN三極管最常使用的電路圖,輸入端見得最多的是接微處理器(單片機、DSP、ARM等)I/O口。
    三極管 基極 限流電阻
    以輸入為0/5V的單片機I/O口為例,為什么基極一定要串聯一個電阻呢?不串電阻行不行?
    答:不行。該電阻屬于限流電阻,因為<span>三極管屬于電流控制元件</span>,當三極管屬于放大或飽和狀態時,UBE的電壓為0.6V,可以根據輸入電壓U計算基極的電流,
    計算公式為Ib=(U-0.6)/R1,從公式也可以看出,若不接限流電阻R1,當輸入電壓大于0.6V時,基極的電流會非常大,從而燒毀管子。
    而且該電阻不能隨便使用,需根據輸入電壓、管子的特性進行計算,比如該三極管的放大倍數β為50,集電極的最大電流為500mA,輸入電壓為5V,
    若要求設計時三極管處于飽和狀態,則Ic=500mA,那么Ib=Ic/β=10M=mA,則限流電阻R1=(5V-0.6V)/Ib=430Ω。
    若要求輸入5V時,集電極的電流為200mA左右,則可以推算Ib=Ic/β=200mA/50=4mA,則限流電阻R1=(5V-0.6V)/Ib=1075Ω,可選擇1K的標準電阻。
    注:上圖用于講解實例,使用原理是可以的,但是并不是很可靠,更可靠的接法應該在基極對地之間接一個大電阻(比如10K,或20K),當無輸入時,將基極迅速拉低,確保三極管處于穩定的截止狀態。
    若把上圖的NPN三極管換成N溝道的MOS管,原理也是一樣的,當輸入高電平時,管子導通,輸入低電平時,管子截止。
    三極管 基極 限流電阻
    由于MOS管屬于<span>電壓控制型器件</span>,柵極(G)的電流非常小,可以忽略不計,所以不接電阻R1也可以正常工作。</p><p>去掉電阻后的原理如下圖所示:
    三極管 基極 限流電阻
    注:在實際工程應用時,一般都會串聯一個電阻,用于提高可靠性。工程設計,產品的可靠性很重要,若不加限流電阻,當MOS關擊穿損壞時,大電流沖擊控制端的器件,特別是處理器,很容易損壞。
    例:
    PNP三極管放大時為什么要在基極加上限流電阻?
    三極管 基極 限流電阻
    1)三極管的基極到發射極是一個二極管(理想時正向電阻=0)當基極到發射極電壓大于二極管開啟電壓(硅0.6,鍺0.4)時二極管導通,如果用大于的電壓去驅動它,那正向電流就會超出三極管的允許值,要加電阻限制基極電流,所以要加限流電阻。
    2)如果基極電流很大,放大后集電極電流也會很大,所以要加電阻限制集電極電流。
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