NPN、PNP電晶體,上拉/下拉開關電路圖應用

因為學藝不精,加上工作後很少持續應用電子元件,幾乎把高中實習課學的都還給老師了。
到底要怎麼利用NPN和PNP電晶體的CBE/EBC腳位的使用方式,和負載如何上拉、下拉導通,即使透過AI惡補一翻,仍然還是一個頭兩個大。
經過持續的回想和理解,以及最後終於找到這張範例圖,總算是有點心得。
趁目前還有印象,趕快給自己一個筆記記錄著,至少以後找資料至少有跡可循…哈。

工作原理(出處 https://www.reddit.com/r/arduino/comments/43pwpf/eli5_when_to_use_npn_transistors_and_when_to_use/?tl=zh-hant):

開關功能延伸應用方式(出處 https://bbs.pigoo.com/thread-50418-1-2.html):

PNP電晶體:
導通條件:當 B極 電壓比 E極 電壓低約 -0.7V 時(Vb - Ve ~= -0.7V),電晶體開始導通。
電流方向: 由 E極 流向 C極。
**註:因電壓 Vb 比 Ve 低,相減是負值。例如 E極 是 5V,B極 是 4.3V,則 4.3V - 5V = -0.7V。
關閉條件:當 B極 電壓接近或等於 E極 電壓時(Vb - Ve ~= 0V),電晶體關閉。
**註:當壓差小於 -0.7V(例如回升變成了 -0.2V 或 0V),電晶體會逐漸關閉。
換言之, B極 的電壓供應值,可能會跟 E極 電壓供應值,兩者略為相等時,才能設計 Vb差值 來控制導通電晶體開關。
負載位置:負載通常接在 C極 與 接地端(負極)之間,高端開關(High-side switch)。

NPN電晶體:
導通條件:當 B極 電壓比 E極 電壓高約 +0.7V 時(Vb - Ve ~= +0.7V),電晶體開始導通。
電流方向:電流由 C極 流向 E極。

關閉條件:當 B極 電壓接近或等於 E 極電壓時(Vb - Ve ~= 0V),電晶體關閉。
**註:只要 B極 沒辦法比 E極 高出 +0.7V(例如壓差只有 +0.3V 或 0V),電晶體就無法導通。
換言之,B極 的電壓供應值,不一定要跟 E極 電壓供應值接近或相同,但只要有 正電+0.7V 提供就能控制導通電晶體開關。
負載位置:負載通常接在 正電壓源(正極) 與 C極 之間,低端開關(Low-side switch)。

電路設計注意事項:
電晶體功能和特性要找DATASHEET看細節參數以外,大原則是控制 B極 的電壓源要留意 <±5V 以下的Vbe控制電壓,不然會破壞造成損壞。
為避免損壞電晶體,B極 可以試著利用串聯電阻分壓電路,做出ON/OFF為 0.6~0.8V 的變化值。
同時,電晶體 B極 需要串接電阻限制電流輸入供應(Ib),避免過電流燒毀
但若需確保電晶體 B極 能完全導通,電壓值設定需讓電晶體進入飽和區(Vce(sat))確保功能ON/OFF。

其他參考來源:
https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_280307.pdf
https://d1.amobbs.com/bbs_upload782111/files_10/ourdev_280308.pdf
https://www.reddit.com/r/arduino/comments/43pwpf/eli5_when_to_use_npn_transistors_and_when_to_use/?tl=zh-hant
https://bbs.pigoo.com/thread-14600-1-5.html
https://bbs.pigoo.com/thread-14642-1-1.html
https://bbs.pigoo.com/thread-50418-1-2.html

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