幸福的方向
三極管有截止、放大、飽和導通三個狀態
三極管作為開關控制使用時需要工作在截止和飽和導通狀態。通過控制三極管的基極電流Ib可以讓三極管工作在截止和飽和導通狀態。
三極管基極限流電阻計算方法
- 以NPN三極管為例計算
- Ic=β x Ib，假如三極管驅動負載的工作電流是100mA,三極管的放大倍數β=100,那麼Ib=100mA/100=1mA，三極管的基極電流Ib至少要大於1mA
- 三極管工作在飽和導通區時，Vbe=0.7V，Vce<=Vbe，假如三極管基極驅動電壓是5V，那麼Ib=(5V-0.7V)/R1
- R1=(5V-0.7V)/Ib=4.3V/1mA=4.3K，為了保證三極管能夠可靠的進入飽和導通區，我們一般把Ib電流設大一點，比如把基極電阻設計為2.2K。此時Ib=(5V-0.7V)/2.2K=1.95mA
三極管的基極一般還會加入上拉或者下拉電阻
- 使用NPN三極管做為開關驅動電路時，需要加入一個比較大的下拉電阻，在沒有驅動信號輸入時，把三極管的基極鉗制為低電平，可以有效的避免三極管意外導通。
- 使用PNP三極管做為開關驅動電路時，需要加入一個比較大的上拉電阻，在沒有驅動信號輸入時，把三極管的基極鉗制為高電平，可以有效的避免三極管意外導通。
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電子產品設計方案
三極管在電子電路中起著很重要的作用，一般在電路中三極管有三種工作狀態：也就是我們平常說的截止狀態、放大狀態、和飽和狀態。這三種狀態用在電路中不同的場合起著不同的作用。一般來說在模擬電路中三極管主要工作在放大狀態；在數字電路中三極管主要工作在飽和狀態和截止狀態。下面簡要談談這三個工作狀態的情況。
三極管放大狀態的情況
發射結正偏，集電結反偏。
三極管放大處於放大的特點是通過電流控制實現放大作用，它的工作區域處於上圖部分的平坦區域且近似於恆流的特點。這時三極管是線性的，信號不會出現線性失真。比如在線性狀態下，給三極管輸入一個正弦信號，三極管輸出的也是正弦信號，且輸出信號的幅度比輸入信號要大，但其相位會發生180度變化。
三極管飽和狀態的情況
發射結正偏，集電結正偏。
三極管工作在飽和狀態時，三極管電流放大倍數會降低很多，三極管失去了放大能力。在飽和狀態下，三極管Uce 很小，如同工作在短接狀態。這時要有輸出的話，就會出現飽和失真。一般在開關電路中三極管處於這種狀態。
三極管截止狀態的情況
發射結反偏，集電結反偏。
當三極管的基極電流IB減小到一定程度時，其電流IC約等於0，如同三極管工作在斷開狀態一樣，這時如果有輸入信號，那麼三極管就會出現截止失真。一般在開關電路中三極管處於這種狀態。
作為開關管時，基極電阻的選取
在開關電路中，三極管要在截止狀態和開關狀態兩者之間迅速轉換，那麼需要選擇合適的基極電阻。比如在數字電路中常用的一個反相器電路圖，為了保證輸入低電平時，三極管能可靠地截止，除了有基極電阻R1外，還要加一個下拉電阻R2以及負電源VEE，如果輸入高電平，CE極流過的電流為40mA的話，那流過B極的電流大約為200uA，也就是（5V-0.7V）V/0.0002A≈20K。這是理論計算值。為了穩定可靠工作我們常用8.2K、5.1K、4K等這些經常用到的電阻值。
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電子及工控技術
三極管是常用的電子元器件，是流控型的。既可以用在小信號放大電路中起到放大作用，又可以用作電子開關控制電路的通斷。三極管具有三個電極，分別為基極b、發射極e、集電極c。
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三極管的工作狀態
三極管具有三個工作狀態或者三個工作區，分別為截止區、線性放大區和飽和區。三個狀態的含義如下：
截止區：三極管的發射結電壓小於PN結的導通電壓，基極沒有電流，這時集電極和發射極的電流都為0，ce之間處於斷開狀態。
放大區：三極管的發射結正偏、集電結反偏，集電極電流和基極電流滿足一定的線性關係，集電極電流約為基極電流的β倍。
飽和區：當集電極的電流不再隨著基極電流的增大而增大的時候，三極管失去放大作用，ce之間的電壓非常小，近似於導通狀態。
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基極電阻的確定方法
三極管用作電子開關時，需要工作在截止區和飽和區，基極上需要加一個限流電阻用來保護三極管。基極的電流與集電極的電流，也就是負載電流相關。以三極管驅動繼電器為例，如下圖所示。
假設繼電器正常工作所需的工作電流位120mA，即集電極電流為120mA，β為80，則流過基極的電流為IB=IC/β=120/80=1.5mA，三極管在正常工作時基極和發射極之間的壓降為0.7V，假設基極控制信號的幅值為5V，則基極限流電阻的值R=(5-0.7)/1.5=2.87K。一般β是一個範圍，為了使三極管完全飽和，需要讓基極電流稍大一點，即基極電阻再小一點。如取值2.2K。
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玩轉嵌入式
三極管作為最常用的基本元器件之一，作為電子技術相關的人員一定要精通三極管的工作原理。三極管一共有三個工作狀態：截止、放大和飽和。
三極管的模型及符號如下圖所示，三極管分為NPN型和PNP型兩種，其結構和使用方法有所不同。
▲三極管的結構及原理圖符號
三極管有三個工作區間：截止區、放大區和飽和區，在特定的條件範圍內，三極管工作於各個區間。
截止區：Vbe＜死區電壓（硅材料三極管約0.6V，鍺材料三極管約0.3V），此區間Ib=0,Ic=0。
放大區：放大區間的特性，發射結正偏，集電結反偏，Vce＜Vbe,放大區間，Ic=βIb,Ie=Ic+Ib,三極管的放大倍數一般都幾十倍以上，甚至上千倍、上萬倍，所以一般可以認為Ie≈Ic。
飽和區：當基極電流增大時，發射極電流Ic不再增大，此時三極管已達到飽和狀態，飽和狀態的特性【發射結正偏，集電結正偏】。
以NPN三極管為例，三極管的控制原理就像流水控制，比如水龍頭，基極B是三極管的控制端，控制集電極C往發射極E的電流量，類似於水龍頭的開關，控制流水量，當水龍頭完全關閉時，流水截止，當水龍頭緩慢打開時，流水量慢慢變大，直到最大，也就是三極管完全達到飽和狀態。
▲三極管電流控制原理示意圖
三極管當開關使用時，如何計算基極電阻？
三極管當開關使用時，一般使三極管工作在飽和狀態，使三極管完全開啟，可正常工作的電流達到最大。
基極電阻的計算方法（以NPN三極管為例）：
基極電阻R1=(Uin-0.6)/Ib，其中Uin為基極輸入電壓即驅動電壓，Ib為三極管的基極電流，0.6為基極-發射極的壓降，硅三極管一般為0.6V左右，鍺三極管一般為0.3V左右。
根據三極管的公式Ic=βIb，其中Ic為集電極電流，β為三極管的放大倍數。
所以：R1=(Uin-0.6)/Ib=(Uin-0.6)/(Ic/β)=(Uin-0.6)*β/Ic
▲三極管當開關控制LED燈的原理
假設上圖中NPN 的三極管最大集電極電流為500mA,β係數為50（放大倍數），輸入電壓為5V，則基極電阻R1=（5-0.6）*50/0.5=440（Ω）。
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