PNP型三極管基礎知識圖解

PNP型三極管，是由2塊P型半導體中間夾著1塊N型半導體所組成的三極管，所以稱為PNP型三極管。也可以描述成，電流從發射極E流入的三極管。

PNP型三極管發射極電位最高，集電極電位最低，UBE<0.

三極管按結構分，可分為NPN型三極管和PNP型三極管。

下圖PNP型三極管。

三極管導通時IE=（放大倍數+1）*IB和ICB沒有關系，ICB=0 ICB>0時，可能三極管就有問題，所以三極管在正常工作時，不管是工作在放大區還是飽和區ICB=0

當UEB>0.7V（硅）（鍺0.2V），RC/RB<放大倍數時，三極管工作在飽和區，反之就工作在放大區。

PNP型三極管與NPN型三極管區別

2個PN結的方向不一致。

PNP是共陰極，即兩個PN結的N結相連做為基極，另兩個P結分別做集電極和發射極；電路圖里標示為箭頭朝內的三極管。

NPN則相反

工作原理：

晶體三極管按材料分有兩種：鍺管和硅管。而每一種又有NPN和PNP兩種結構形式，但使用最多的是硅NPN和PNP兩種三極管，兩者除了電源極性不同外，其工作原理都是相同的，下面僅介紹NPN硅管的電流放大原理。

對于NPN管，它是由2塊N型半導體中間夾著一塊P型半導體所組成，發射區與基區之間形成的PN結稱為發射結，而集電區與基區形成的PN結稱為集電結，三條引線分別稱為發射極e、基極b和集電極c。

當b點電位高于e點電位零點幾伏時，發射結處于正偏狀態，而C點電位高于b點電位幾伏時，集電結處于反偏狀態，集電極電源Ec要高于基極電源Ebo。

在制造三極管時，有意識地使發射區的多數載流子濃度大于基區的，同時基區做得很薄，而且，要嚴格控制雜質含量，這樣，一旦接通電源后，由于發射結正偏，發射區的多數載流子（電子）基極區的多數載流子（空穴）很容易地越過發射結互相向對方擴散，但因前者的濃度基大于后者，所以通過發射結的電流基本上是電子流，這股電子流稱為發射極電流Ie。

由于基區很薄，加上集電結的反偏，注入基區的電子大部分越過集電結進入集電區而形成集電集電流Ic，只剩下很少（1-10%）的電子在基區的空穴進行復合，被復合掉的基區空穴由基極電源Eb重新補給，從而形成了基極電流Ibo.根據電流連續性原理得：

Ie=Ib+Ic

這就是說，在基極補充一個很小的Ib，就可以在集電極上得到一個較大的Ic，這就是所謂電流放大作用，Ic與Ib是維持一定的比例關系，即：

β1=Ic/Ib

式中：β1--稱為直流放大倍數，

集電極電流的變化量△Ic與基極電流的變化量△Ib之比為：

β= △Ic/△Ib

式中β--稱為交流電流放大倍數，由于低頻時β1和β的數值相差不大，所以有時為了方便起見，對兩者不作嚴格區分，β值約為幾十至一百多。

同理，PNP三極管則主要是形成空穴電流，其余原理基本相近。

三極管是一種電流放大器件，但在實際使用中常常利用三極管的電流放大作用，通過電阻轉變為電壓放大作用。

pnp型的三極管使用方法

三極管在我們數字電路和模擬電路中都有大量的應用，在我們開發板上也用了多個三極管。在我們板子上的 LED 小燈部分，就有這個三極管的應用了，圖 3-5 的 LED 電路中的 Q16就是一個 PNP 型的三極管。

圖 3-5 LED 電路

三極管的初步認識三極管是一種很常用的控制和驅動器件，常用的三極管根據材料分有硅管和鍺管兩種，原理相同，壓降略有不同，硅管用的較普遍，而鍺管應用較少，本課程就用硅管的參數來進行講解。三極管有 2 種類型，分別是 PNP 型和 NPN 型。先來認識一下，如圖 3-6。

圖 3-6 三極管示意圖

三極管一共有 3 個極，從圖 3-6 來看，橫向左側的引腳叫做基極（base），中間有一個箭頭，一頭連接基極，另外一頭連接的是發射極 e（emitter），那剩下的一個引腳就是集電極 c（collector）了。這是必須要記住的內容，死記硬背即可，后邊慢慢用的多了，每次死記硬背一次，多次以后就會深入腦海了。

三極管的原理三極管有截止、放大、飽和三種工作狀態。放大狀態主要應用于模擬電路中，且用法和計算方法也比較復雜，我們暫時用不到。而數字電路主要使用的是三極管的開關特性，只用到了截止與飽和兩種狀態，所以我們也只來講解這兩種用法。三極管的類型和用法我給大家總結了一句口訣，大家要把這句口訣記牢了：箭頭朝內 PNP，導通電壓順箭頭過，電壓導通，電流控制。下面我們一句一句來解析口訣。大家可以看圖 3-6，三極管有 2 種類型，箭頭朝內就是PNP，那箭頭朝外的自然就是 NPN 了，在實際應用中，要根據實際電路的需求來選擇到底用哪種類型，大家多用幾次也就會了，很簡單。三極管的用法特點，關鍵點在于 b 極（基極）和 e 級（發射極）之間的電壓情況，對于PNP 而言，e 極電壓只要高于 b 級 0.7V 以上，這個三極管 e 級和 c 級之間就可以順利導通。也就是說，控制端在 b 和 e 之間，被控制端是 e 和 c 之間。同理，NPN 型三極管的導通電壓是 b 極比 e 極高 0.7V，總之是箭頭的始端比末端高 0.7V 就可以導通三極管的 e 極和 c 極。這就是關于“導通電壓順箭頭過，電壓導通”的解釋，我們來看圖 3-7。

圖 3-7 三極管的用法

我們以圖 3-7 為例介紹一下。三極管基極通過一個 10K 的電阻接到了單片機的一個 IO口上，假定是 P1.0，發射極直接接到 5V 的電源上，集電極接了一個 LED 小燈，并且串聯了一個 1K 的限流電阻最終接到了電源負極 GND 上。如果 P1.0 由我們的程序給一個高電平 1，那么基極 b 和發射極 e 都是 5V，也就是說 e到 b 不會產生一個 0.7V 的壓降，這個時候，發射極和集電極也就不會導通，那么豎著看這個電路在三極管處是斷開的，沒有電流通過，LED2 小燈也就不會亮。如果程序給 P1.0 一個低電平 0，這時 e 極還是 5V，于是 e 和 b 之間產生了壓差，三極管 e 和 b 之間也就導通了，三極管 e 和 b 之間大概有 0.7V 的壓降，那還有（5-0.7）V 的電壓會在電阻 R47 上。

這個時候，e 和 c 之間也會導通了，那么 LED 小燈本身有 2V 的壓降，三極管本身 e 和 c 之間大概有 0.2V的壓降，我們忽略不計。那么在 R41 上就會有大概 3V 的壓降，可以計算出來，這條支路的電流大概是 3mA，可以成功點亮 LED。最后一個概念，電流控制。前邊講過，三極管有截止，放大，飽和三個狀態，截止就不用說了，只要 e 和 b 之間不導通即可。我們要讓這個三極管處于飽和狀態，就是我們所謂的開關特性，必須要滿足一個條件。三極管都有一個放大倍數β，要想處于飽和狀態，b 極電流就必須大于 e 和 c 之間電流值除以β。這個β，對于常用的三極管大概可以認為是 100。

那么上邊的 R47 的阻值我們必須要來計算一下了。剛才我們算過了，e 和 c 之間的電流是 3mA，那么 b 極電流最小就是 3mA 除以 100 等于30uA，大概有 4.3V 電壓會落在基極電阻上，那么基極電阻最大值就是 4.3V/30uA = 143K。電阻值只要比這個值小就可以，當然也不能太小，太小會導致單片機的 IO 口電流過大燒壞三極管或者單片機，STC89C52 的 IO 口輸入電流最大理論值是 25mA，我推薦不要超過 6mA，我們用電壓和電流算一下，就可以算出來最小電阻值，我們圖 3-7 取的是經驗值。

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