NPN和PNP三極管的基本原理及差異

為什么PNP三極管集電極（C）和發(fā)射極（E）反著接，卻可以當(dāng)開關(guān)使用？

理解NPN和PNP兩種類型的三極管原理及電流方向就會(huì)明白為什么PNP三極管的集電極和發(fā)射極反著接當(dāng)開關(guān)使用。

NPN和PNP三極管的基本原理及差異

三極管屬于電流控制元件，小電流控制大電流。三極管共有三個(gè)極：基極、集電極和發(fā)射極，根據(jù)兩個(gè)PN結(jié)的構(gòu)造不同，三極管分為NPN型和PNP型，雖然兩種類型的三極管都有截止區(qū)、放大區(qū)和飽和區(qū)，但是它們控制方式、導(dǎo)通條件及電流方向是不同的。

一、NPN三極管：

NPN型三極管工作時(shí)的電流方向?yàn)椋夯鶚O（B）流向發(fā)射極（E），集電極(C）流向發(fā)射極（E），Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β為三極管的放大倍數(shù)。

截止區(qū)：Ube＜0.6V，基極電流Ib=0，所以Ic=0，三極管內(nèi)阻很大，相當(dāng)于開路（假設(shè)0.6V為三極管的開啟電壓）；

放大區(qū)：滿足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，小電流驅(qū)動(dòng)大電流，基極電流越大集電極電流就越大；

飽和區(qū)：Ic電流達(dá)到飽和（趨于穩(wěn)定），不隨Ib的電流增大而增大。

二、PNP三極管：

PNP型三極管工作時(shí)的電流方向?yàn)椋喊l(fā)射極（E）流向基極（B），發(fā)射極（E）流向集電極(C），Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β為三極管的放大倍數(shù)。

截止區(qū)：Ube＞-0.6V，即Ueb＜0.6V，由于其電流方向正好跟NPN三極管相反，所以當(dāng)三極管有電流時(shí)發(fā)射極的電位比基極的電位高(頭條@技術(shù)閑聊)。此區(qū)間基極電流Ib=0，所以Ic=0，三極管內(nèi)阻很大，相當(dāng)于開路；

放大區(qū)：滿足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，小電流驅(qū)動(dòng)大電流，基極電流越大集電極電流就越大；

飽和區(qū)：Ic電流達(dá)到飽和（趨于穩(wěn)定），不隨Ib的電流增大而增大。

三、NPN和PNP三極管的差異：

從其原理可以看出，NPN和PNP三極管的功能基本相同，唯一的區(qū)別是它們的電流方向正好相反。NPN三極管基極的電流方向?yàn)閺幕鶚O流向發(fā)射極，而PNP三極管正好相反，電流從發(fā)射極流出基極；NPN三極管主回路電流方向從集電極流向發(fā)射極，而PNP三極管電流從發(fā)射極流向集電極。

實(shí)例說明

為了讓你們理解更透徹，分別用實(shí)例說明，如下圖為分別使用NPN和PNP三極管當(dāng)電子開關(guān)控制LED燈的原理。因?yàn)?a target="_blank">電源的電流都是從正極流向負(fù)極（+5V→GND），所以根據(jù)三極管的電流方向，PNP三極管的集電極和發(fā)射極對(duì)比NPN三極管是反接的。

其工作原理（假設(shè)三極管的開啟電壓為0.6V）：

1、NPN三極管（上圖左），當(dāng)輸入電壓小于0.6V時(shí)，三極管截止，LED燈不亮；當(dāng)輸入電壓大于0.6V時(shí)，三極管基極有電流，三極管導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮，三極管集電極的電流受基極電流限制，而基極電流的計(jì)算方法Ib=（輸入電壓-0.6）/R1，改變輸入電壓或R1的阻值都可以改變基極電流，從而控制負(fù)載的電流。

2、PNP三極管（上圖右），當(dāng)輸入電壓大于4.4V時(shí)，三極管截止，LED燈不亮；當(dāng)輸入電壓小于4.4V時(shí)，三極管基極有電流，三極管導(dǎo)通，LED點(diǎn)亮，三極管集電極的電流受基極電流限制，而基極電流的計(jì)算方法Ib=（5V-輸入電壓）/R1，改變輸入電壓或R1的阻值都可以改變基極電流，從而控制負(fù)載的電流。

正因?yàn)镹PN和PNP型三極管的電流方向正好相反，因此很多場合經(jīng)常使用NPN和PNP組成對(duì)管搭配使用，比如下圖的使用NPN和PNP三極管組成的H橋電路，在控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)時(shí)經(jīng)常用到。

總結(jié)：三極管是很常用的半導(dǎo)體元器件，對(duì)它們的原理一定要非常了解，理解三極管的用法及用途，熟悉它們之間的差異，在電路設(shè)計(jì)中才會(huì)得心應(yīng)手。