NPN

NPN簡(jiǎn)介

　　NPN型三極管，由三塊半導(dǎo)體構(gòu)成，其中兩塊N型和一塊P型半導(dǎo)體組成，P型半導(dǎo)體在中間，兩塊N型半導(dǎo)體在兩側(cè)。三極管是電子電路中最重要的器件，它最主要的功能是電流 放大和開關(guān)作用。半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。 三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母B表示——B取自英文Base，基本（的）、基礎(chǔ)（的）），其他的兩個(gè)電極分別稱為集電極（用字母C表示——C取自英文Collector，收集）和發(fā)射極（用字母E表示—— E取自英文Emitter，發(fā)射）。三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。

NPN百科

　　NPN型三極管，由三塊半導(dǎo)體構(gòu)成，其中兩塊N型和一塊P型半導(dǎo)體組成，P型半導(dǎo)體在中間，兩塊N型半導(dǎo)體在兩側(cè)。三極管是電子電路中最重要的器件，它最主要的功能是電流 放大和開關(guān)作用。半導(dǎo)體三極管也稱為晶體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。它最主要的功能是電流放大和開關(guān)作用。 三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，共用的一個(gè)電極成為三極管的基極（用字母B表示——B取自英文Base，基本（的）、基礎(chǔ)（的）），其他的兩個(gè)電極分別稱為集電極（用字母C表示——C取自英文Collector，收集）和發(fā)射極（用字母E表示—— E取自英文Emitter，發(fā)射）。三極管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量。三極管有一個(gè)重要參數(shù)就是電流放大系數(shù)β。當(dāng)三極管的基極上加一個(gè)微小的電流時(shí)，在集電極上可以得到一個(gè)是注入電流β倍的電流，即集電極電流。集電極電流隨基極電流的變化而變化，并且基極電流很小的變化可以引起集電極電流很大的變化，這就是三極管的放大作用。

　　工作原理

　　三極管是一種控制元件，主要用來控制電流的大小，以共發(fā)射極接法為例（信號(hào)從基極輸入，從集電極輸出，發(fā)射極接地），當(dāng)基極電壓UB有一個(gè)微小的變化時(shí)，基極電流IB也會(huì)隨之有一小的變化，受基極電流IB的控制，集電極電流IC會(huì)有一個(gè)很大的變化，基極電流IB越大，集電極電流IC也越大，反之，基極電流越小，集電極電流也越小，即基極電流控制集電極電流的變化。但是集電極電流的變化比基極電流的變化大得多，這就是三極管的放大作用。IC 的變化量與IB變化量之比叫做三極管的放大倍數(shù)β（β=ΔIC/ΔIB， Δ表示變化量。），三極管的放大倍數(shù)β一般在幾十到幾百倍。三極管在放大信號(hào)時(shí)，首先要進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，即要先建立合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，也叫 建立偏置 ，否則會(huì)放大失真。

　　電路解析

　　如上圖所示，我們把從基極B流至發(fā)射極E的電流叫做基極電流Ib;把從集電極C流至發(fā)射極E的電流叫做集電極電流Ic。這兩個(gè)電流的方向都是流出發(fā)射極的，所以發(fā)射極E上就用了一個(gè)箭頭來表示電流的方向。三極管的放大作用就是：集電極電流受基極電流的控制（假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話），并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系：集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)（β一般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百）。如果我們將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號(hào)了。三極管在實(shí)際的放大電路中使用時(shí)，還需要加合適的偏置電路。這有幾個(gè)原因。首先是由于三極管BE結(jié)的非線性（相當(dāng)于一個(gè)二極管），基極電流必須在輸入電壓大到一定程度后才能產(chǎn)生（對(duì)于硅管，常取0.7V）。當(dāng)基極與發(fā)射極之間的電壓小于0.7V時(shí)，基極電流就可以認(rèn)為是0。但實(shí)際中要放大的信號(hào)往往遠(yuǎn)比0.7V要小，如果不加偏置的話，這么小的信號(hào)就不足以引起基極電流的改變（因?yàn)樾∮?.7V時(shí)，基極電流都是0）。如果我們事先在三極管的基極上加上一個(gè)合適的電流（叫做偏置電流，上圖中那個(gè)電阻Rb就是用來提供這個(gè)電流的，所以它被叫做基極偏置電阻），那么當(dāng)一個(gè)小信號(hào)跟這個(gè)偏置電流疊加在一起時(shí)，小信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致基極電流的變化，而基極電流的變化，就會(huì)被放大并在集電極上輸出。另一個(gè)原因就是輸出信號(hào)范圍的要求，如果沒有加偏置，那么只有對(duì)那些增加的信號(hào)放大，而對(duì)減小的信號(hào)無效（因?yàn)闆]有偏置時(shí)集電極電流為0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當(dāng)輸入的基極電流變小時(shí)，集電極電流就可以減小;當(dāng)輸入的基極電流增大時(shí)，集電極電流就增大。這樣減小的信號(hào)和增大的信號(hào)都可以被放大了。下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因?yàn)槭艿诫娮鑂c的限制（Rc是固定值，那么最大電流為U/Rc，其中U為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當(dāng)基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大時(shí)，三極管就進(jìn)入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是否飽和的準(zhǔn)則是：Ib*β〉Ic。進(jìn)入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為一個(gè)開關(guān)閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當(dāng)作開關(guān)使用：當(dāng)基極電流為0時(shí)，三極管集電極電流為0（這叫做三極管截止），相當(dāng)于開關(guān)斷開;當(dāng)基極電流很大，以至于三極管飽和時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關(guān)管。如果我們?cè)谏厦孢@個(gè)圖中，將電阻Rc換成一個(gè)燈泡，那么當(dāng)基極電流為0時(shí)，集電極電流為0，燈泡滅。如果基極電流比較大時(shí)（大于流過燈泡的電流除以三極管的放大倍數(shù)β），三極管就飽和，相當(dāng)于開關(guān)閉合，燈泡就亮了。由于控制電流只需要比燈泡電流的β分之一大一點(diǎn)就行了，所以就可以用一個(gè)小電流來控制一個(gè)大電流的通斷。如果基極電流從0慢慢增加，那么燈泡的亮度也會(huì)隨著增加（在三極管未飽和之前）。但是在實(shí)際使用中要注意，在開關(guān)電路中，飽和狀態(tài)若在深度飽和時(shí)會(huì)影響其開關(guān)速度，飽和電路在基極電流乘放大倍數(shù)等于或稍大于集電極電流時(shí)是淺度飽和，遠(yuǎn)大于集電極電流時(shí)是深度飽和。因此我們只需要控制其工作在淺度飽和工作狀態(tài)就可以提高其轉(zhuǎn)換速度。對(duì)于PNP型三極管，分析方法類似，不同的地方就是電流方向跟NPN的剛好相反，因此發(fā)射極上面那個(gè)箭頭方向也反了過來——變成朝里的了。

　　常用

　　電子制作中常用的三極管有9 0× ×系列，包括低頻小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪聲管9014（NPN），高頻小功率管9018（NPN）等。它們的型號(hào)一般都標(biāo)在塑殼上，而樣子都一樣，都是TO-92標(biāo)準(zhǔn)封裝。在老式的電子產(chǎn)品中還能見到3DG6（低頻小功率硅管）、3AX31 （低頻小功率鍺管） 等，它們的型號(hào)也都印在金屬的外殼上。第一部分的3表示為三極管。 第二部分表示器件的材料和結(jié)構(gòu)，A： PNP型鍺材料 B： NPN型鍺材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光電管 K：開關(guān)管 X：低頻小功率管 G：高頻小功率管 D：低頻大功率管 A：高頻大功率管。另外，3DJ型為場(chǎng)效應(yīng)管，BT打頭的表示半導(dǎo)體特殊元件。

　　實(shí)驗(yàn)方法

　　按接線圖表5接好電路，注意三極管e、b、c三個(gè)管腳及發(fā)光二極管的極性不要接錯(cuò)。R1是基極的偏置電阻，當(dāng)用紅線（W）接到14號(hào)彈簧或8號(hào)彈簧時(shí)都可向基極加上偏置電流使三極管導(dǎo)通，（即c、e極間相當(dāng)于短路），發(fā)光二極管D導(dǎo)通發(fā)光。當(dāng)紅線（W）接到20號(hào)彈簧時(shí)，由于20號(hào)彈簧的電位低，三極管不導(dǎo)通（即c、e間相當(dāng)于斷路）發(fā)光二極管D不發(fā)光。

　　元件作用

　　電阻R1基極偏置用，電阻R2有限流作用，也是三極管集電極的負(fù)載電阻。發(fā)光二極管D指示作用，三極管T開關(guān)作用，電池E供電。三極管可以看成是2個(gè)PN結(jié)。測(cè)試其好壞只要測(cè)其PN結(jié)是否正常就行。其方法是，用電阻檔測(cè)b，c極和b，e極的正反電阻，相差幾十倍以上就是正常的。估算NPN型三極管的電流放大系數(shù)的簡(jiǎn)單方法：黑表筆接c極，紅表筆接e極，在c，b極間接一個(gè)50-200K的電阻，查看表針的擺動(dòng)情況，擺動(dòng)越大，β值越高。

　　Npn與PNP有什么區(qū)別

　　怎么說呢，你可以這樣來理解了，如果是傳感器，那，NPN，常開，單傳感器不作用時(shí)，輸出低電平，作用時(shí)，輸出高電平。NPN，常閉，單傳感器不作用時(shí)，輸出高電平，作用時(shí)，輸出低電平。

　　PNP，常開，單傳感器不作用時(shí)，輸出高電平，作用時(shí)，輸出低電平。PNP，常閉，單傳感器不作用時(shí)，輸出低電平，作用時(shí)，輸出高電平。

　　如果，你用的是直流24V的傳感器，還可以這樣理解，高電平+24V，低電平0V。

　　Npn與PNP 都有 EBC 三個(gè)極（E 射、B基、C集極）， 不同的是控制電流流動(dòng)的方向是相反的，所以三個(gè)極與電流正負(fù)極沒關(guān)系，只與三極管的制造結(jié)構(gòu)有關(guān)。

　　EB之間電流的導(dǎo)通與EC之間電流的導(dǎo)通成正比，EB小電流導(dǎo)通控制著EC大電流的導(dǎo)通，EB小電流的限制也同比例限制EC大電流的通過。如下圖，箭頭是指EB小控制電流的方向。

　　Npn： 當(dāng)小電流從B至E時(shí)（B為+，E為-）， 大電流開始可在C至E流動(dòng)。流動(dòng)時(shí)只能是單方向（C為+，E為-），有像二極管的整流作用。

　　PNP：當(dāng)小電流從E至B時(shí)（E為+，B為-），大電流開始可在E至C流動(dòng)。流動(dòng)時(shí)只能是單方向（E為+，C為-），有像二極管的整流作用。

　　注意1：我說的所謂電流是課本上說的電子流動(dòng)方向即+流向-， 與電子真正的流動(dòng)正好方向相反，即-流向+。這個(gè)是有歷史的，是一個(gè)史詩級(jí)的誤導(dǎo)，想改回來并不容易，如無字天書你懂的。

　　注意2：三極管電的流動(dòng)都是單方向的或是被整流的，在這方面與二極管作用一樣，也有壓降（例如：壓降是0.2v， 就是當(dāng)電壓超過0.2v時(shí)電流才會(huì)開始單方向整流式通過，造成一定比例的電能損耗，與收稅類似你懂的）

　　注意3：在任何情況下，NPN的 B至E電流導(dǎo)通，B至C電流導(dǎo)通； PNP的E至B電流導(dǎo)通，C至B電流導(dǎo)通。

　　注意4：如果要手動(dòng)辨別PNP與NPN三極管的區(qū)別或辨別EBC，建議最好對(duì)型號(hào)到網(wǎng)上查，或用電阻表分析等等。