PG电子(中国)官方网站通俗易懂的讲解晶体管(BJT 和 MOSFET)

  新闻资讯     |      2024-04-11 09:30

  PG电子(中国)官方网站通俗易懂的讲解晶体管(BJT 和 MOSFET)晶体管的工作原理就像电子开关,它可以打开和关闭电流。一个简单的思考方法就是把晶体管看作没有任何动作部件的开关,晶体管类似于继电器,因为你可以用它来打开或关闭一些东西。当然了晶体管也可以部分打开,这对于放大器的设计很有用。

  很简单!晶体管的基极到发射极部分的工作原理是二极管,二极管有一个正向电压,它会从可用电压中“抓取”这部分电压。如果你在串联中加入一个电阻器,其余的电压就会在电阻器上分压。

  因此,增加一个电阻器,你会自动获得0.7V左右PG电子(中国)官方网站。这和你通过LED限制电流确保它不会爆炸是一样的原理。

  要选择元器件的值PG电子(中国)官方网站,还需要了解晶体管的工作原理:当电流从基极流向发射极时,晶体管打开,使更大的电流可以从集电极流向发射极。

  这意味着,如果你有0.1mA从基极流向发射极,你可以有10毫安(100倍以上)从集电极到发射极。

  所以你需要一个83 kΩ的电阻。并不是说一定是这个标准值,82 kΩ也可以,而且它已经足够了。

  R2可以将电流限制在LED上,可以选择没有晶体管时连接LED和电阻直接到9V电池时所用的阻值。比如,1kΩ应该可以满足正常工作。

  NPN晶体管是最常见的双极结晶体管(BJT)。但是还有一个叫做PNP晶体管和它的工作方式是一样的,只是所有的电流都在相反的方向。

  如果要打开MOSFET晶体管,需要在栅极和源极之间的电压高于晶体管的阈值电压。例如,BS170有一个栅源阈值电压2.1V。(Datasheet中有注明)

  MOSFET的阈值电压实际上是它关闭的电压PG电子(中国)官方网站。因此,要正确地打开晶体管,你需要一个稍高一点的电压。

  电压多高取决于你想要通过多大的电流(在datasheet中会有注明)。如果你比阈值高出几伏,那通常对低电流的东西来说就足够了,比如打开一个LED。

  请注意,即使你使用足够高的电压,可以使1A电流通过,这并不意味着你将得到1A。只是意味着你想让1A能通过,实际的电路连接特性才决定了实际的电流。

  因此,你可以走到你想要的电流大小,只要你确保你不超过最大的栅极源电压限制(BS170是20V)。

  关于MOSFET的一件重要的特性是,它的作用也有点像电容器。即栅极和源极部分,当你在栅极和源极之间施加电压时,这个电压会一直保持到放电为止。

  如果没有上面例子中的电阻(R1),晶体管就不会关闭。有了电阻R1,栅极源极电容就有了放电的闭环回路,从而使晶体管再次关闭。

  上面的示例使用N通道MOSFET和P通道MOSFET的工作方式是一样的,只是电流流向相反的方向,并且栅极到电源电压必须是负值才能打开它。

  有数千种不同的MOSFET可供选择。但如果你想建立上面的例子电路,并想要一个具体的建议,BS 170和IRF 510是两个很常用的。

  还有其他重要的参数也需要记住,不过这取决于你在做什么。但这不在本文的范围之内。记住以上两个参数,您就有了一个很好的开始。

  如果你想控制一个MOSFET,例如,单片机、Arduino或Raspberry PI,还有一件事你需要记住:当你打开晶体管时,流进栅极的电流。

  如前所述,MOSFET的栅到源充当电容器,这意味着一旦充电,就不会有更多的电流流过。因此,当MOSFET打开时,没有电流流过栅极。

  但是当MOSFET刚被打开时有一个电流,就像你给电容器充电时一样。在极短时间内,可能会有大量的电流流动。

  这是超级有用的,如果你想要控制的东西,如电机,大功率LED,扬声器,继电器,和更多来自一个覆盆子PI/Arduino/微。从这些板卡输出引脚通常只能提供几毫安在5V。因此,如果你想控制你的110 V室外露台灯,你不能直接从引脚供电。

  相反,你可以通过继电器。但是,即使是继电器通常需要更多的电流比引脚所能提供的。所以你需要一个晶体管来控制继电器:

  但是晶体管对于更简单的传感器电路也很有用,比如这个光传感器电路,触摸传感器电路,或H桥电路。

  晶体管也是使放大器工作的原因。它不只是两个状态(开/关),它也可以在“完全打开”和“完全关闭”之间的任何位置。

  这意味着一个几乎没有能量的小信号可以控制晶体管,在晶体管的集电极发射极(或漏源)部分产生更强的信号。因此,晶体管可以放大小信号。

  下面是一个简单的放大器用来驱动扬声器。输入电压越高,从基极到发射极的电流越高,通过扬声器的电流越高。