BJT晶体管原理
BJT晶体管分为两种,一种是PNP晶体管,另一种是NPN晶体管。这两种BJT晶体管工作原理如下图所示,需要好好注意图中的箭头。
晶体管(BJT)的本质是至少需要0.7V才能将其打开,通过基极的电流是性能的决定性因素。随着基极电流增加,集电极电流也增加。晶体管(BJT)和MOSFET不同,MOSFET是在栅极电压上的作用比在电流上的作用更大。
NPN晶体管工作原理图
NPN晶体管工作:基极电压 (Vb) 必须比发射极电压 (Ve) 高。并且集电极电压 (Vc) 必须比 Vb 高。
PNP晶体管工作原理图
PNP晶体管工作:发射极电压 (Ve) 必须比基极电压 (Vb)高。并且基极电压 (Vb)必须比 集电极电压 (Vc)高。
这里可以总结一个小技巧。NPN需要正电压和电流,PNP需要负电压和电流。
晶体管(BJT)和其他很多电子元器件一样,一定要防止电流过大,因此发射极和集电极引脚不能直接接在电源和GND之间,一定要有具有电阻的组件串联起来。
晶体管(BJT)的作用以及BJT在电路中的用途
1、用作电子开关
晶体管(BJT)最基本的功能就是开关,通过在基极施加小电流,可以获得更大的电流在集电极/发射极之间通过。
因为晶体管通常不会消耗太多的电流,因此可以制作出很好的电子开关,而不需要机械开关。
下图用 2N3904 NPN晶体管制作了一个简单的LED驱动原理图,按下开关,在基极引脚上有一个正电压和电流,关闭了发射极和集电极之间的连接,这样电流就可以在它们之间流动,同时LED也被打开。
NPN晶体管电路原理图
现在换成PNP晶体管,因为PNP晶体管需要一个相对负的电压才能工作,因此将开关连接到GND。具体如下图所示。
NPN晶体管电路原理图
在这个过程中,R2不是说一定要存在的,只需要在集电极和发射极之间驱动更高的电流就可以。如下图所示。
NPN晶体管电路图
2、放大作用---晶体管一级放大器
晶体管(BJT)是一种电流放大器件,如下图所示,为晶体管(BJT)电流放大功能图。
晶体管(BJT)电流放大功能
晶体管(BJT)放大作用原理
晶体管(BJT)的放大作用可以理解为一个水闸。
水闸上方储存有水,存在水压,相当于集电极上的电压。水闸侧面流入的水流称为基极电流Ib。当Ib有水流流过,冲击闸门时,闸门便会开启,这样水闸侧面很小的水流流量(相当于电流Ib)与水闸上方的大水流流量(相当于电流Ic)就汇集到一起流下(相当于发射极e的电流Ie),发射极便产生放大的电流。这就相当于三极管的放大作用,如下图所示。
BJT放大原理示意图
下面用NPN晶体管作为简单的单晶体管放大器。
一级放大器电路图
麦克风在声波撞击时产生非常小的电压,这种变化的电压允许电容根据电位器建立的RC时间常数非常快速的充电/再充电,然后可以转化为NPN基极引脚上的电流,电流就会在发射极和集电极之间流动,然后变压器将+9V降低,增加足够高的电流宜驱动扬声器的振膜,这样当对它吹气时,麦克风就会做出响应。
3、放大作用---晶体管二级放大器
通常情况下,如果一个好,那么两个更好,再添加一个晶体管(BJT),可以提高放大器的性能。如下图所示。
二级放大器
4、晶体管(BJT)用作功率放大器
在设计电路时,经常会遇到需要更多的功率,因此用晶体管(BJT)作一个B类放大器。
B类功率放大器
在对电路进行仿真时会存在一些失真,因此把运算放大器连接为电压跟随器,这样的话确保从输入到输出的电压保持不变,晶体管(BJT)为扬声器会提供更多的电流,如下图所示。
B类功率放大器
5、晶体管(BJT)用作振荡器
晶体管(BJT)非常适合振荡器,因为它可以根据基极引脚上的电压/电流打开和关闭。如下图所示。
振荡器
上面是晶体管(BJT)的几个简单用途,实际应用还有很多,大家有可以自己去构建555定时器和运算放大器。
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来源:电力电子技术与新能源