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三极管基极为什么要加限流电阻?详解-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2021-08-18 

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三极管基极为什么要加限流电阻?详解-KIA MOS管


三极管基极加限流电阻

三极管属于电流控制型元件,跟MOS管不同,MOS管属于电压控制型元件。


三极管有三个工作区:截止区、放大区和饱和区,以NPN三极管为例,BE的压差(UBE)约为0.6V左右(实际大小跟元器件的型号有关),当UBE<0.6V时,三极管截止;三极管处于放大区或饱和区时,UBE=0.6V。


三极管 基极 限流电阻

NPN三极管电流示意图


三极管处于放大区时,所增加的基极和VCC之间的电阻属于偏置电阻,下面讲解三极管当开关使用时,基极为什么要加电阻,和MOS管有什么区别。


下图是NPN三极管最常使用的电路图,输入端见得最多的是接微处理器(单片机、DSP、ARM等)I/O口。


三极管 基极 限流电阻


以输入为0/5V的单片机I/O口为例,为什么基极一定要串联一个电阻呢?不串电阻行不行?


答:不行。该电阻属于限流电阻,因为<span>三极管属于电流控制元件</span>,当三极管属于放大或饱和状态时,UBE的电压为0.6V,可以根据输入电压U计算基极的电流,


计算公式为Ib=(U-0.6)/R1,从公式也可以看出,若不接限流电阻R1,当输入电压大于0.6V时,基极的电流会非常大,从而烧毁管子。


而且该电阻不能随便使用,需根据输入电压、管子的特性进行计算,比如该三极管的放大倍数β为50,集电极的最大电流为500mA,输入电压为5V,


若要求设计时三极管处于饱和状态,则Ic=500mA,那么Ib=Ic/β=10M=mA,则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=430Ω。


若要求输入5V时,集电极的电流为200mA左右,则可以推算Ib=Ic/β=200mA/50=4mA,则限流电阻R1=(5V-0.6V)/Ib=1075Ω,可选择1K的标准电阻。


注:上图用于讲解实例,使用原理是可以的,但是并不是很可靠,更可靠的接法应该在基极对地之间接一个大电阻(比如10K,或20K),当无输入时,将基极迅速拉低,确保三极管处于稳定的截止状态。


若把上图的NPN三极管换成N沟道的MOS管,原理也是一样的,当输入高电平时,管子导通,输入低电平时,管子截止。


三极管 基极 限流电阻


由于MOS管属于<span>电压控制型器件</span>,栅极(G)的电流非常小,可以忽略不计,所以不接电阻R1也可以正常工作。</p><p>去掉电阻后的原理如下图所示:


三极管 基极 限流电阻


注:在实际工程应用时,一般都会串联一个电阻,用于提高可靠性。工程设计,产品的可靠性很重要,若不加限流电阻,当MOS关击穿损坏时,大电流冲击控制端的器件,特别是处理器,很容易损坏。


例:

PNP三极管放大时为什么要在基极加上限流电阻?


三极管 基极 限流电阻


1)三极管的基极到发射极是一个二极管(理想时正向电阻=0)当基极到发射极电压大于二极管开启电压(硅0.6,锗0.4)时二极管导通,如果用大于的电压去驱动它,那正向电流就会超出三极管的允许值,要加电阻限制基极电流,所以要加限流电阻。


2)如果基极电流很大,放大后集电极电流也会很大,所以要加电阻限制集电极电流。



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