三極管和場效應管驅動電路應該如何設計-附實例講解

三極管屬于電流型控制元器件，而場效應管屬于電壓控制元器件，首先要熟悉三極管和場效應管的基本原理，只有懂得其基本原理，才知道如何運用它。

1、三極管的基本原理及實例說明

三極管由兩個PN結組成，根據PN結的排列方式不同可分為NPN型和PNP型三極管，其結構和符號如下圖所示。三極管有三個極分別為：基極B、集電極C和發射極E。

三極管有三個工作區間：截止區、放大區和飽和區，其伏安曲線如下圖所示。

截止區：發射結兩端施加電壓不夠，發射結反偏，基極電流為零，集電極-發射極電流也為零，集電極和發射極之間內阻很大，相當于斷路狀態。

放大區：放大區發射結正偏，其電流放大關系滿足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β為三極管的放大倍數，該區域屬于三極管的線性區。

飽和區：當集電極的電流達到最大時，三極管處于飽和狀態，也就是說基極電流繼續增大時，集電極電流不再增大而達到穩定，集電極、發射極之間的內阻最小，此區間發射結正偏，集電結正偏。

實例說明：以NPN三極管為例（假設Ube=0.7V）

如下圖所示，使用NPN三極管控制LED燈，由于三極管屬于電流型控制元件，若基極輸入端為電壓，必須在基極上串聯限流電阻。因為基極與發射極之間為一個PN結（發射結），壓降為0.7V，因此只有輸入電壓Uin＞0.7V時，該三極管基極才有電流，三極管才導通。

（1）當Uin＜0.7V時，三極管截止，LED燈不亮；

（2）當Uin＞0.7V時，三極管CE之間才有電流，根據輸入電壓和電流電阻R1的大小可控制集電極的電流，從而控制負載的電流。其公式為：Ib=（Uin-0.7V）/R1，Ic=βIb，限流電阻的選擇也是非常重要的，不能隨便使用，需要根據實際情況計算。

假設VCC=12V，輸入電壓Uin=5V，該三極管的放大倍數β為50，最大集電極電流Ic=0.5A，若想要三極管工作在飽和區，則根據Ib=Ic/β=0.5A/50=0.01A=10mA，R1=（Uin-0.7V）/Ib=4.3V/10mA=430Ω，因此限流電阻R1必須選擇430Ω左右。

2、場效應管的基本原理及實例說明

場效應管是電壓型控制元件，場效應管也分N溝道場效應管和P溝道場效應管，場效應管也有三個極，分別為：柵極G、漏極D和源極S。

場效應管也有三個工作區間：可變電阻區、飽和區（恒流區）和截止區，對于場效應管而言，柵極與源極之間的電壓Ugs必須滿足一定條件，管子才導通。

對于N溝道的場效應管而言，Ugs≥Uth，對于P溝道的場效應管而言，Ugs≤-Uth，Uth為場效應管的開啟電壓。

實例說明：以N溝道的場效應管為例（假設Uth=4V）

使用N溝道場效應管控制12V的LED燈，由于場效應管是電壓控制元件，輸入阻抗很大，幾乎不走電流，因此柵極上串聯電阻R1起保護作用。

（1）當Uin＜4V時，場效應管截止，LED燈不亮；

（2）當Uin＞4V時，場效應管才開始導通，但此時內阻很大，LED燈的電流較小。假設該場效應管的飽和驅動電壓為8V，則4V＜Uin＜8V時，場效應管工作于可變電阻區（非飽和區），驅動電壓Uin越大，其內阻越小；當Uin≥8V時，場效應管達到飽和狀態，此時場效應管的內阻很小，一般幾mΩ~幾十mΩ。

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