一文搞懂三級管和場效應管驅動電路設計及使用

目錄

1、三級管驅動電路設計及使用

1.1、NPN型三極管

1.2、PNP型三極管

2、場效應管驅動電路設計及使用

2.1、 P-MOS場效應管

2.2、 N-MOS場效應管


1、三級管驅動電路設計及使用

三極管,全稱應爲半導體三極管,也稱雙極型晶體管、晶體三極管,是一種控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅度值較大的電信號,也用作無觸點開關。

三極管是半導體基本元器件之一,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體基片上製作兩個相距很近的PN結,兩個PN結把整塊半導體分成三部分,中間部分是基區(b),兩側部分是發射區(e)和集電區(c),排列方式有PNP和NPN兩種,如下所示:

1.1、NPN型三極管

NPN型三極管,適合集電區(c)連接負載到VCC,發射區(e)連接到GND,若此時基區(b)電壓高於發射區(e)0.7V,NPN型三極管導通。基區(b)用高電平驅動NPN型三極管導通,低電平驅動截止。

NPN型三極管驅動電路設計時,基區(b)除了連接限流電阻外,最好連接10~20K下拉電阻到GNG,優點如下所示:

①使基區(b)控制電平由高變低時,基區(b)能夠更快被拉低,NPN型三極管能夠更快更可靠地截止;

②系統剛上電時,基極是確定的低電平。

1.2、PNP型三極管

PNP型三極管,適合發射區(e)連接到VCC,集電區(c)連接負載到GND,若此時基區(b)電壓低於發射區(e)0.7V,NPN型三極管導通。基區(b)用高電平驅動PNP型三極管截止,低電平驅動導通。

PNP型三極管驅動電路設計時,基區(b)除了連接限流電阻外,最好連接10~20K上拉電阻到VCC,優點如下所示:

①使基區(b)控制電平由低變高時,基區(b)能夠更快被拉高,PNP型三極管能夠更快更可靠地截止;

②系統剛上電時,基極是確定的高電平。

NPN和PNP三極管電流放大滿足以下條件:

三極管直流增益(β/hFE)公式爲:β/hFE≈Ic/Ib,故β/hFE=Ic/Ib=57mA/567uA≈100(以上選型的NPN和PNP三極管β/hFE爲100);

Ic≈Ib+Ie,故57mA≈567uA+57mA。

2、場效應管驅動電路設計及使用

場效應管是一種利用場效應原理工作的半導體器件,和三極管相比,場效應三極管具有輸入阻抗高、噪聲低、動態範圍大、功耗小及易於集成等特點,可應用於小信號放大、功率放大、信號驅動及振盪器中。

場效應管可分爲結型場效應三極管(JFET)和絕緣柵型場效應三極管(MOSFET) 兩種,每種類型又有N溝道和P溝道兩種結構。場效應三極管有柵極(gate)、源極(source)和漏極(drain)3個管腳,分別相當於三極管的基區(b)、發射區(e)和集電區(c)。由於場效應三極管的源極S和漏極D是對稱的,實際應用中可以互換。場效應三極管與普通三極管在外觀上有相似之處,電路符號分別如下所示:

下面以絕緣柵型場效應三極管(MOSFET)爲例,簡要介紹其驅動電路設計及使用。

2.1、 P-MOS場效應管

P-MOS場效應管,適合源極(source)連接VCC,漏極(drain)連接負載到GND,當柵極(gate)電壓低於源極(source)電壓超過閾值電壓(Vth)後,P-MOS場效應管導通。柵極(gate)用低電平驅動P-MOS場效應管導通,高電平時截止。

設定下圖P-MOS場效應管閾值電壓(Vth)爲-1.5V,導通狀況如下所示:

P-MOS場效應管驅動電路設計時,除了連接限流電阻外,最好連接10~20k上拉電阻到VCC,使柵極(gate)控制電平由低變高時,能夠更快被拉高,P-MOS場效應管能夠更快更可靠地截止。

2.2、 N-MOS場效應管

柵極(gate)、源極(source)和漏極(drain)

N-MOS場效應管,適合源極(source)連接GND,漏極(drain)連接負載到VCC,當只要柵極(gate)電壓高於源極(source)電壓超過閾值電壓(Vth)後,N-MOS場效應管即可導通。N-MOS場效應管用高電平驅動導通,低電平截止。

設定下圖N-MOS場效應管閾值電壓(Vth)爲1.5V,導通狀況如下所示:

N-MOS場效應管柵極(gate)除連接限流電阻外,更優的設計是,連接接10~20k下拉電阻到GND,使柵極(gate)控制電平由高變低時,能夠更快被拉低,N-MOS場效應管能夠更快更可靠地截止。

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