N 管在電路中的開關(guān)應用

我們先講解下Ｎ管。如圖1所示，如果三極管工作在飽和區(qū)（完全導通），Rce≈0，Vce≈0.3V，且這個0.3V我們就認為它直接接地了，那么就需要讓Ib大于等于1mA，若Ib=1mA, Ic=100mA，它的放大倍數(shù)β=100，三極管完全導通。所以，我們說IB是一個弱電流弱信號，IC是個強電流強信號。

我們之所以要使用三極管作為開關(guān)管用，這是為解決一些器件、傳感器通過的電流值很小，一般不將它們直接作為公立器件串在負載中的，而只是作為一個開關(guān)量信號來控制負載的打開和關(guān)斷。比如，溫控開關(guān)，這個在《熱水循環(huán)泵》項目中有介紹過，它一般通上小于5mA的電流，所以不適合接到電路中直接控制電路中的負載。將這類器件接在N管的B極上，N管就能夠作為一個開關(guān)管使用。

我們現(xiàn)在來分析圖2溫度開關(guān)控制馬達電路：

圖2是溫度開關(guān)控制馬達轉(zhuǎn)和停的電路圖，溫度開關(guān)相當于一個按鍵開關(guān)。溫度開關(guān)它是一個弱信號的，它可以串在B極上，它不能串在IC 上。在B極串個開關(guān)，N管就能夠做個開關(guān)管使用。圖2中的馬達是一個直流有刷馬達，只要正極接通12V，負極接地，馬達就開始轉(zhuǎn)。

電路的分析中三要素

在上一節(jié)我們講過，電路的分析關(guān)鍵要抓住三要素：源、地、回路！

在這個電路也是一樣，從圖2中可以看出一共有4個回路。首先，當溫度開關(guān)導通，回路I流過的電流的為

三極管CE完全導通，Vce ? 0.3V，這時候，馬達兩端的電壓壓降接近 12V,它就能夠轉(zhuǎn)動的，因為三極管be的導通后阻抗遠遠小于2K電阻R2，所以電流大部分流過三極管；當溫度開關(guān)斷開，那么這個時候，ib 上就沒有電流，ic 上也沒有電流，回路II不導通，12V的電壓就不能夠經(jīng)過這上面流過。這是因為三極管是流控流型的，只有ib上有電流，ic 在有壓降上才會有電流。

由于溫度開關(guān)在關(guān)斷的瞬間，三級管ib、ic上的電流并不能夠一下子降到零，而是慢慢降到零，這是制造工藝必然存在的，在這段時間，三極管是工作在放大區(qū)，是最容易受到干擾。因此需要接個下拉電阻R2，這個電阻一是給三極管提供了個放電回路，二是為點A提供一個能量分散的通路。我們現(xiàn)在來具體分析為什么這里需要接個下拉電阻。首先如圖3所示三極管實際工藝制造模型，三極管BE、BC、CE之間分別有電容C1、C2、C3。這三個電容的存在一方面是我們不需要的，另一方面，又是工藝中無法避免克服的，是制造工藝過程中必然存在的現(xiàn)象。我們把這種電容一般稱之為雜散電容，或者說是寄生電容。

由于有電容的存在，三極管勢必有延時。當ib上沒有電流時，三極管上電容C1開始放電，形成回路I,這個時候B點的電壓從0.7V降到0V，工作在放大區(qū)，最容易受到干擾，現(xiàn)在在C1兩端加個電阻R2，電容上的電一部分就會從電阻R2上釋放掉，并且電阻阻值越小，電容放電越快。因此，電阻R2給電容提供了一個通路釋放電荷，大大減短了三極管工作在放大區(qū)的時間。

然后我們再來分析，為什么說電阻 R2 為點A提供了一個能量分散通路。如圖2所示，溫度開關(guān)斷開時，此時點A是懸空的，A點電壓不確定，為高阻態(tài)（阻抗無窮大），容易出現(xiàn)誤導通的現(xiàn)象，而且也容易受到周圍環(huán)境干擾，比如靜電、雷擊等使器件永久損壞。當使用環(huán)境出現(xiàn)雷擊，高壓靜電等情況，在點A下拉一個電阻接到地，大部分電流就會順著電阻流入地，給能量提供一個分散通路。如果沒有接這個電阻，當發(fā)生雷擊時，由于A點左邊阻抗無窮大，A點右邊接三極管，阻抗相對左邊來說是有限的、低的，因此電流會全部往阻抗低的方向跑，流入三極管，造成電流過大，把這器件永久性損壞。

一般情況下，也即經(jīng)驗用法，這個電阻為2K。既要兼顧功耗，又要考慮電容放電。

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責任編輯：xj

原文標題：【連載】10年+硬件大牛帶你玩轉(zhuǎn)三極管分析與功能電路設計（二）

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