NPN和PNP作为开关管的设计技巧以及全系列三极管参数

1.1 NPN与PNP的区别

NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。

NPN是用B—E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。

PNP是用E—B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC。

1.2 NPN和PNP作为开关的使用

三极管做开关时，工作在截至和饱和两个状态。一般是通过控制三极管的基极电压Ub来控制三极管的导通与断开。

图1  NPN与PNP

 

工作状态	PNP	NPN
截止	Ueb	Ube
	Ub>Uc	Uc>Ub
放大	Ueb>Uon	Ube>Uon
	Ub>Uc	Uc>Ub
饱和	Ueb>Uon	Ube>Uon
	Ub	Uc

   表2  NPN和PNP的工作状态及条件

 

 

    如上 图1所示，对于NPN来说，使Ube，三极管断开，Ube>Uon，三极管导通，其中一般Ue接地，则只需控制Ub,使Ub>Uon即可使之导通。

对于PNP来说，使Ueb，三极管断开，Ueb>Uon，三极管导通，其中一般Uc接地，所以要使三极管导通既要控制Ue又要控制Ub使Ueb>Uon才行。所以一般是Ue为某个固定电压值，只通过控制Ub来就可以控制三极管的导通与断开。

对比NPN与PNP可知：NPN做开关时，适合放在电路的接地端使用，如图2 里面Q6； PNP做开关时，适合放在电路的电源端使用，如图3。

我们一般使用芯片I/O口来控制LED灯，I/O口的逻辑电平一般为高电平3 V左右，低电平为0.3V左右。因此可以直接控制NPN管开关，如 图2 里面的Q6；一般不直接控制PNP管，如 图3。我们前控板设计LED的控制电路采用如下图2的NPN三极管对地较为合适，并且双色灯最好是使用共阳双色灯。

以双色灯的控制为例，如下 图2所示

图2  双色灯的控制

图2 中Q6,Q4是放在发光二极管的接地端只需要Ub>0.7V即可导通。

图3  电源的控制

图3中Q35就放在电源端，E为固定12V,只需控制B极来导通三极管。

 

以下是普遍用法：

NPN基极高电压，集电极与发射极短路.低电压，集电极与发射极开路.也就是不工作。

PNP基极高电压.集电极与发射极开路，也就是不工作。如果基极加低电位，集电极与发射极短路。

a.如果输入一个高电平，而输出需要一个低电平时，首选择npn。

b.如果输入一个低电平，而输出需要一个低电平时，首选择pnp。

c.如果输入一个低电平，而输出需要一个高电平时，首选择npn。

d.如果输入一个高电平，而输出需要一个高电平时，首选择pnp。

1.3 三极管使用时钳制电压的问题、

 

 

 

 

图4  电源的控制

 

    如上 图4，在POWER_UP与三极管b极之间必须要串个电阻，否则当三极管导通后，POWER_UP位置电压会被钳制在0.7V，设计时候应当注意。