三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管、晶體三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件其作用是把微弱信號(hào)放大成幅度值較大的電信號(hào)， 也用作無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)。晶體三極管，是半導(dǎo)體基本元器件之一，具有電流放大作用，是電子電路的核心元件。三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個(gè)相距很近的PN結(jié)，兩個(gè)PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是基區(qū)，兩側(cè)部分是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，排列方式有PNP和NPN兩種。它經(jīng)常在開關(guān)中被應(yīng)用，下文介紹三極管做開關(guān)的常用電路畫法及使用誤區(qū)。
三極管做開關(guān)的常用電路一
圖一的a 電路用的是NPN管，注意蜂鳴器接在三極管的集電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是常見的3.3V或者5VTTL，高電平開通，電阻按照經(jīng)驗(yàn)法可以取4.7K。例如a電路，開通時(shí)假設(shè)為高電平5V，基極電流Ib=（5V-0.7V）/4.7K=0.9mA，可以使三極管完全飽和。b 電路用的是PNP管，同樣把蜂鳴器接在三極管的集電極，不同的是驅(qū)動(dòng)信號(hào)是5V的TTL電平。以上這兩個(gè)都可以正常工作，只要PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作在合適的頻率，蜂鳴器（有源）都會(huì)發(fā)出最大的聲音。
圖一
三極管做開關(guān)的常用電路二
圖一的a 電路用的是NPN管，注意蜂鳴器接在三極管的集電極，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以是常見的3.3V或者5VTTL，高電平開通，電阻按照經(jīng)驗(yàn)法可以取4.7K。例如a電路，開通時(shí)假設(shè)為高電平5V，基極電流Ib=（5V-0.7V）/4.7K=0.9mA，可以使三極管完全飽和。b 電路用的是PNP管，同樣把蜂鳴器接在三極管的集電極，不同的是驅(qū)動(dòng)信號(hào)是5V的TTL電平。以上這兩個(gè)都可以正常工作，只要PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作在合適的頻率，蜂鳴器（有源）都會(huì)發(fā)出最大的聲音。
圖二
三極管做開關(guān)的使用誤區(qū)
我們?cè)賮?lái)看圖三這兩個(gè)電路。驅(qū)動(dòng)信號(hào)為3.3VTTL電平，而被驅(qū)動(dòng)器件開通電壓需要5V。在3.3V的MCU電路中，不小心的話很容易就設(shè)計(jì)出這兩種電路，而這兩種電路都是錯(cuò)誤的。先分析e電路，這是典型的“發(fā)射極正偏，集電極反偏”的放大電路，或者叫射極輸出器。當(dāng)PWM信號(hào)為3.3V時(shí)，三極管發(fā)射極電壓為3.3V-0.7V = 2.6V，無(wú)法達(dá)到期望的5V。圖三f電路也是一個(gè)很失敗的電路，首先這個(gè)電路開通是沒(méi)有問(wèn)題的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平時(shí)，被驅(qū)動(dòng)器件可以正常動(dòng)作。然而這個(gè)電路是無(wú)法關(guān)斷的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM為3.3V高電平的時(shí)候，Ube = 5V - 3.3V = 1.7V仍然可以使三極管開通，于是無(wú)法關(guān)斷。在這里，有人會(huì)說(shuō)用過(guò)這個(gè)電路，沒(méi)有問(wèn)題啊，而且MCU的電壓也是3.3V。我說(shuō)你用的肯定是OD（開漏）驅(qū)動(dòng)方式，而且是真正的OD或者是5V容忍的OD，比如STM32的很多IO口都可以設(shè)置為5V容忍的OD驅(qū)動(dòng)方式（但是有些是不行的）。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為OD門驅(qū)動(dòng)方式時(shí)，輸出高電平，信號(hào)就變成了高阻態(tài)，流過(guò)基極的電流為零，三極管可以有效關(guān)斷，這個(gè)時(shí)候f電路依然有效。
圖三
三極管做開關(guān)的最優(yōu)電路
圖四
綜合以上幾種電路的情況分析，得到圖四這兩種個(gè)人認(rèn)為是最優(yōu)的驅(qū)動(dòng)電路，與圖一不同的是，圖四在基極與發(fā)射極之間多加了一個(gè)100K的電阻，這個(gè)電阻也是有一定作用的，可以讓三極管有一個(gè)已知的默認(rèn)狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)去除的時(shí)候，三極管還處于關(guān)斷狀態(tài)。在安全和穩(wěn)定的方面考慮，多加的這個(gè)電阻還是很有必要的，或者說(shuō)可以讓三極管工作在更好的開關(guān)狀態(tài)。