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NPN与PNP的区别及工作原理


NPN 和 PNP 作为开关管的设计技巧以及全系列三极管参数 1.1 NPN 与 PNP 的区别 NPN 和 PNP 主要是电流方向和电压正负不同。 NPN 是用 B—E 的电流(IB)控制 C—E 的电流(IC),E 极电位最低,且正常放 大时通常 C 极电位最高,即 VC>VB>VE。 PNP 是用 E—B 的电流(IB)控制 E—C 的电流(IC),E 极电位最高,且正常放 大时通常 C 极电位最低,即 VC<VB<VE。 1.2 NPN 和 PNP 作为开关的使用 三极管做开关时, 工作在截至和饱和两个状态。一般是通过控制三极管的基极电 压 Ub 来控制三极管的导通与断开。

图1

NPN 与 PNP

工作状态

PNP

NPN 截止 Ueb<Uon Ube<Uon Ub>Uc Uc>Ub 放大 Ueb>Uon Ube>Uon Ub>Uc Uc>Ub 饱和 Ueb>Uon Ube>Uon Ub<Uc Uc<Ub 表2 NPN 和 PNP 的工作状态及条件

如上 图 1 所示,对于 NPN 来说,使 Ube<Uon,三极管断开,Ube>Uon,三极 管导通,其中一般 Ue 接地,则只需控制 Ub,使 Ub>Uon 即可使之导通。 对于 PNP 来说,使 Ueb<Uon,三极管断开,Ueb>Uon,三极管导通,其中一般 Uc 接地, 所以要使三极管导通既要控制 Ue 又要控制 Ub 使 Ueb>Uon 才行。所以一般 是 Ue 为某个固定电压值,只通过控制 Ub 来就可以控制三极管的导通与断开。

对比 NPN 与 PNP 可知:NPN 做开关时,适合放在电路的接地端使用,如图 2 里面 Q6; PNP 做开关时,适合放在电路的电源端使用,如图 3。 我们一般使用芯片 I/O 口来控制 LED 灯,I/O 口的逻辑电平一般为高电平 3 V 左 右,低电平为 0.3V 左右。因此可以直接控制 NPN 管开关,如 图 2 里面的 Q6; 一般不直接控制 PNP 管, 图 3。我们前控板设计 LED 的控制电路采用如下图 2 如 的 NPN 三极管对地较为合适,并且双色灯最好是使用共阳双色灯。 以双色灯的控制为例,如下 图 2 所示

图2

双色灯的控制

图 2 中 Q6,Q4 是放在发光二极管的接地端只需要 Ub>0.7V 即可导通。

图3

电源的控制

图 3 中 Q35 就放在电源端,E 为固定 12V,只需控制 B 极来导通三极管。

以下是普遍用法: NPN 基极高电压,集电极与发射极短路.低电压,集电极与发射极开路.也就是不 工作。 PNP 基极高电压.集电极与发射极开路,也就是不工作。如果基极加低电位,集 电极与发射极短路。 a.如果输入一个高电平,而输出需要一个低电平时,首选择 npn。 b.如果输入一个低电平,而输出需要一个低电平时,首选择 pnp。 c.如果输入一个低电平,而输出需要一个高电平时,首选择 npn。 d.如果输入一个高电平,而输出需要一个高电平时,首选择 pnp。 1.3 三极管使用时钳制电压的问题、

图4

电源的控制

如上 图 4,在 POWER_UP 与三极管 b 极之间必须要串个电阻,否则当三极管 导通后,POWER_UP 位置电压会被钳制在 0.7V,设计时候应当注意。


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