在模擬電路的廣闊領(lǐng)域中，三極管是一種至關(guān)重要的電子元件。過(guò)往學(xué)習(xí)三極管時(shí)，諸如正偏反偏等概念可能讓許多人頭疼不已。今天，我們拋開(kāi)那些復(fù)雜理論，聚焦于三極管的實(shí)際應(yīng)用。
三極管具有截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)。其中，放大狀態(tài)學(xué)問(wèn)高深且復(fù)雜，常用于集成芯片，如運(yùn)放，在此暫不深入探討。在實(shí)際應(yīng)用中，我們通常使用運(yùn)放來(lái)處理信號(hào)放大，而三極管更多地是作為開(kāi)關(guān)管使用，主要工作在截止和飽和這兩個(gè)狀態(tài)，可將截止?fàn)顟B(tài)視為關(guān)，飽和狀態(tài)視為開(kāi)。
當(dāng)基極電流Ib≥1mA時(shí)，能確保小功率三極管工作在飽和狀態(tài)，此時(shí)集電極電流Ic可達(dá)幾十到幾百mA，足以驅(qū)動(dòng)繼電器、蜂鳴器等功率器件。

NPN 型三極管的應(yīng)用

對(duì)于 NPN 型三極管（如圖 1 所示），按下開(kāi)關(guān)S1，約1mA的Ib流過(guò)箭頭，三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，集電極（c極）到發(fā)射極（e極）完全導(dǎo)通，c極電平接近0V(GND)，負(fù)載RL兩端壓降接近5V。由于Ib與Ic電流都流入e極，根據(jù)電流方向，e極為低電平，應(yīng)接地，c極接負(fù)載和電源。

圖 1：NPN 三極管

PNP 型三極管的應(yīng)用

PNP 型三極管（如圖 2 所示），按下開(kāi)關(guān)S2，約1mA的Ib流過(guò)箭頭，三極管工作在飽和狀態(tài)，發(fā)射極（e極）到集電極（c極）完全導(dǎo)通，c極電平接近5V，負(fù)載RL兩端壓降接近5V。因?yàn)镮b與Ic電流都流出e極，所以e極為高電平，應(yīng)接電源，c極接負(fù)載和地。

圖 2：PNP 三極管

三極管基極電阻的作用

為了保證三極管的穩(wěn)定工作，在 NPN 三極管的基極（b極）應(yīng)加一個(gè)下拉電阻（如圖 3 所示）。其作用一是加速b、e極間電容放電，加快三極管截止；二是為b極提供一個(gè)已知邏輯狀態(tài)，防止控制輸入端懸空或處于高阻態(tài)時(shí)，三極管工作狀態(tài)出現(xiàn)不確定性。同理，對(duì)于 PNP 三極管，應(yīng)在b極加一個(gè)上拉電阻（如圖 4 所示）。

圖 3：NPN 三極管加下拉電阻

圖 4：PNP 三極管加上拉電阻

感性負(fù)載的處理

當(dāng)三極管驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)（如圖 5 所示），必須在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)反向續(xù)流二極管。因?yàn)槿龢O管關(guān)斷時(shí)，線圈會(huì)自感產(chǎn)生很高的反向電動(dòng)勢(shì)，續(xù)流二極管提供續(xù)流通路并鉗位反向電動(dòng)勢(shì)，防止擊穿三極管。續(xù)流二極管應(yīng)選用快恢復(fù)二極管或肖特基二極管，因?yàn)樗鼈冺憫?yīng)速度快。

圖 5：NPN 三極管驅(qū)動(dòng)蜂鳴器

控制信號(hào)的處理

某些控制信號(hào)為低電平時(shí)，可能并非真正的0V，一般在1V以內(nèi)。為保證三極管完全截止，需在三極管b極加一個(gè)反向穩(wěn)壓管或正向二極管，以提高三極管導(dǎo)通的閾值電壓（如圖 6 所示）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，推挽輸出的數(shù)字信號(hào)不用加，而 OC 輸出、二極管輸出以及延時(shí)控制則有必要加，通常穩(wěn)壓管正常工作電流≥1mA。

圖 6：NPN 三極管驅(qū)動(dòng)繼電器

三極管的延時(shí)控制

圖 7 展示了一個(gè)三極管延時(shí)導(dǎo)通、快速關(guān)斷的仿真電路。D1、R2、C1、D2構(gòu)成延時(shí)導(dǎo)通Q2的回路，當(dāng)C1電壓為12V時(shí)Q2導(dǎo)通；R3、Q1、R4、R1構(gòu)成快速關(guān)斷Q2的回路，C1通過(guò)R3和Q1快速放電。

圖 7：用三極管實(shí)現(xiàn)繼電器的延時(shí)控制

要點(diǎn)總結(jié)

對(duì)于 NPN 三極管，在不考慮三極管的情況下，b極電阻與下拉電阻的分壓必須大于0.7V，PNP 同理。b極電流必須≥1mA才能保證三極管處于飽和狀態(tài)，此時(shí)Ic滿足三極管最大的驅(qū)動(dòng)能力。另外，三極管的放大倍數(shù)β指的是輸出電流的驅(qū)動(dòng)能力放大了β倍，并非真正將輸出電流放大了β倍，這一點(diǎn)需要特別注意。