三极管应用一、三极管原理：1.1 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管。

是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

1.2 三极管输入特性曲线：ib = f(Ube)|Uce=常数三极管输出特性曲线：ic=f(Uce)|ib=常数二、三极管用途：2.1 三级管利用其饱和的特性可以作为无触点开关，在单片机电路用常常需要用三极管来做开关管来使用以便驱动一些外设。

电路如下：当Q1处于临界饱和时，流经R1的电流为 Ic=VCC/R1，若Q1的直流增益为β（β有直流增益和交流增益之分，不同的管子差很大），则流经R2的电流为 Ib=Ic/β=（Vin-Vbe）/R2，Vbe 为基极与射极间的管压降，对硅管来说约为0.6V，对锗管来说，约为0.3V。

此时的Vin=Ib*R2+Vbe。

若要令Q1处于深度饱和状态（即开关闭合状态），Vin应大于临界饱和值，即Vin>Ib*R2+Vbe，Vin=Vbe+（Vcc*R2）/（β*R1）。

Ic<Ib*β为饱和条件推出Vcc/R1<β(Vin-Vbe)/R2,Vbe在饱和状态时是一个固定值，可以在datasheet上找到，通过这个公式可以保证三极管在一个饱和及开关状态。

2.2 三极管可以用来驱动蜂鸣器，如图，R38与三极管并联，为限流电阻，电阻两端电压等于Ube。

2.3 三极管可以做低噪声放大器ISM 866MHz频段低噪声放大器三、三极管组成的3中类型放大电路共射、共集、共基三种接法。

（分别以三极管的发射极、集电极、基级作为公共端）。

3.1 基本共射放大电路：3.2基本共集放大电路：如下电路也可以称做共集放大电路：三种类型接法放大电路的不同用法：共射电路既能放大电压也能放大电流，输出电阻较大，频带较窄，常常作为低频电压放大电路的单元电路。

共集电路只能放大电流不能放大电压，是三种接法中输入电阻最大，输出电阻最小的电路，并且具有电压跟随的特点。

常常用于电压放大器的输入级和输出级。

共基电路只能放大电压不能放大电流，输入电阻小，电压放大倍数、输出电阻与共射电路相当，是三种接法电路中高频性能最好的电路。

常常作为宽频带输入电路。

解释：共射放大电路是从基极-射极输入，由射极-集电极输出，由于集电极输出有电流放大作用，在集电极负载电阻上这个电流就产生大的电压，所以共射放大电路既能放大电流又能放大电压。

共集电路只能放大电流不能放大电压，原因是这个电路从基极-集电极输入信号，从集电极-发射机输出信号，发射机的电压比基极低0.6V它不可能超过基极电压，根据三极管电流关系发射机的电流是放大的，所以共集电路只能放大电流不能放大电压。

共基极电路由基极-发射机输入信号，由基极-集电极输出信号，根据三极管的电流关系集电极、发射机电流基本相等，所以共基电路不能放大电流。

它的输出电阻高于输入电阻，所以输出信号在输出电阻上产生大的电压，共基电路有放大电压作用。

四、三极管的主要参数4.1 直流参数共射直流电流放大倍数β。

共基直流电流放大倍数α。

极间反向电流 Icbo（集电极的反向饱和电流）和Iceo（放射极和集电极的穿透电流），同一个管子反向电流越小，性能越稳定。

4.2 交流参数●共射交流电流放大倍数β。

●共基交流电流放大倍数α。

●特征频率f T由于晶体管PN结结电容的存在，集电极电流与基级电流之比不但数值下降，而且会产生相移，使得共射放大系数下降到1的信号频率称为特征频率。

4.3 极限参数●最大集电极耗散功率P CM，P CM决定于晶体管的温升。

对于大功率管的P CM，应该特别注意测试条件，如对散热片的规格要求。

当散热条件不满足要求的时候，允许的最大功率将会小于P CM。

●最大集电极的电流I CM，ic在相当大的范围内β值基本保持不变，但当ic的数值大到一定程度的时候β值会减小。

使β值减小的ic就是I CM。

●极间的反向电压晶体管的某一个电极开路的时候，另外两个电极所允许的最高反向电压称为极间反向击穿电压，超过此值管子会发生击穿现象。

U(BR)CBO是发射极开路的时候集电极与基级的反向击穿电压，这是集电极所允许加的最高反向电压。

U(BR)CEO是基极开路的时候集电极与发射极的反向击穿电压，此时集电极承受反向电压。

U(BR)EBO是集电极开路的时候发射极与基电极的反向击穿电压，此时发射极所允许加的最高反向电压。

五、光耦光耦是否可以近似看做成一个带隔离功能的三级管呢？光耦作为一个隔离器件已经得到广泛应用，无处不在。

一般大家在初次接触到光耦时往往感到无从下手，不知设计对与错，随着遇到越来越多的问题，才会慢慢有所体会。

5.1光耦原理光耦是隔离传输器件，原边给定信号，副边回路就会输出经过隔离的信号。

对于光耦的隔离容易理解，此处不做讨论。

以一个简单的图（图.1）说明光耦的工作：原边输入信号Vin，施加到原边的发光二极管和Ri 上产生光耦的输入电流If，If驱动发光二极管，使得副边的光敏三极管导通，回路VCC、RL 产生Ic,Ic经过RL产生Vout，达到传递信号的目的。

原边副边直接的驱动关联是CTR（电流传输比），要满足Ic≤If*CTR。

光耦一般会有两个用途：线性光耦和逻辑光耦，如果理解？工作在开关状态的光耦副边三极管饱和导通，管压降<0.4V，Vout约等于Vcc（Vcc-0.4V左右），Vout 大小只受Vcc大小影响。

此时Ic<If*CTR，此工作状态用于传递逻辑开关信号。

工作在线性状态的光耦，Ic=If*CTR，副边三极管压降的大小等于Vcc-Ic*RL，Vout= Ic*RL=(Vin-1.6V)/Ri * CTR*RL，Vout 大小直接与Vin 成比例，一般用于反馈环路里面(1.6V 是粗略估计，实际要按器件资料，后续1.6V同) 。

对于光耦开关和线性状态可以类比为普通三极管的饱和放大两个状态。

所以通过分析实际的电路，除去隔离因素，用分析三极管的方法来分析光耦是一个很有效的方法。

此方法对于后续分析光耦的CTR 参数，还有延迟参数都有助于理解。

5.2光耦CTR概要：1)对于工作在线性状态的光耦要根据实际情况分析；2)对于工作在开关状态的光耦要保证光耦导通时CTR 有一定余量；3)CTR受多个因素影响。

2.1 光耦能否可靠导通实际计算举例分析，例如图.1中的光耦电路，假设Ri = 1k,Ro = 1k,光耦CTR= 50%，光耦导通时假设二极管压降为1.6V，副边三极管饱和导通压降Vce=0.4V。

输入信号Vi 是5V的方波，输出Vcc 是3.3V。

Vout 能得到3.3V 的方波吗？我们来算算：If = (Vi-1.6V)/Ri = 3.4mA副边的电流限制：Ic’≤CTR*If = 1.7mA假设副边要饱和导通，那么需要Ic’= (3.3V –0.4V)/1k = 2.9mA，大于电流通道限制，所以导通时，Ic会被光耦限制到1.7mA，Vout = Ro*1.7mA = 1.7V所以副边得到的是1.7V 的方波。

为什么得不到3.3V 的方波，可以理解为图.1 光耦电路的电流驱动能力小，只能驱动1.7mA 的电流，所以光耦会增大副边三极管的导通压降来限制副边的电流到1.7mA。

解决措施：增大If；增大CTR；减小Ic。

对应措施为：减小Ri 阻值；更换大CTR 光耦；增大Ro 阻值。

将上述参数稍加优化，假设增大Ri 到200欧姆，其他一切条件都不变，Vout能得到3.3V的方波吗？重新计算：If = (Vi –1.6V)/Ri = 17mA；副边电流限制Ic’≤CTR*If = 8.5mA，远大于副边饱和导通需要的电流(2.9mA)，所以实际Ic = 2.9mA。

所以，更改Ri 后，Vout 输出3.3V 的方波。

开关状态的光耦，实际计算时，一般将电路能正常工作需要的最大Ic 与原边能提供的最小If 之间Ic/If 的比值与光耦的CTR 参数做比较，如果Ic/If ≤CTR，说明光耦能可靠导通。

一般会预留一点余量（建议小于CTR 的90%）。

工作在线性状态令当别论。

5.3 CTR受那些因素影响上一节说到设计时要保证一定CTR 余量。

就是因为CTR的大小受众多因素影响，这些因素之中既有导致CTR只离散的因素（不同光耦），又有与CTR 有一致性的参数（壳温/If）。

1)光耦本身：以8701为例，CTR 在Ta=25℃/If=16mA时，范围是(15%~35%)说明8701 这个型号的光耦，不论何时/何地，任何批次里的一个样品，只要在Ta=25℃/If=16mA 这个条件下，CTR 是一个确定的值，都能确定在15%~35%以内。

计算导通时，要以下限进行计算，并且保证有余量。

计算关断时要以上限。

2)壳温影响：Ta=25℃条件下的CTR 下限确定了，但往往产品里面温度范围比较大，比如光耦会工作在（-5~75℃）下，此种情况下CTR 怎么确定？还是看8701 的手册：有Ta-CTR关系图：从图中看出，以25 度的为基准，在其他条件不变的情况下，-5 度下的CTR 是25 度下的0.9 倍左右，75 度下最小与25 度下的CTR 持平。

所以在16mA/(-5~75℃)条件下，8701的CTR 最小值是15%*0.9 = 13.5%3) 受If 影响。

假设如果实际的If是3.4mA，那么如何确定CTR在If=3.4mA / Ta=(-5~75℃)条件下的最小CTR 值。

查看8701 的If-CTR 曲线。

图中给出了三条曲线，代表抽取了三个样品做测试得到的If-CTR 曲线，实际只需要一个样品的曲线即可。

注：此图容易理解为下限/典型/上限三个曲线，其实不然。

大部分图表曲线只是一个相对关系图，不能图中读出绝对的参数值。

计算：选用最上面一条样品曲线，由图中查出，If=16mA 时CTR 大概28%，在If=3.4mA时CTR 大概在46%。

3.4mA 是16mA 时的46%/28% = 1.64倍；所以，在If=3.4mA / (-5~75℃)，CTR下限为13.5% * 1.64 = 22.2%以上所有分析都是基于8701 的，其他光耦的特性曲线需要查用户手册，分析方法一样。

5.4 光耦延时上述CTR 影响到信号能不能传过去的问题，类似于直流特性。

下面主要分析光耦的延时特性，即光耦能传送多快信号。

涉及到两个参数：光耦导通延时tplh 和光耦关断延时tphl，以8701 为例：在If=16mA/Ic=2mA 时候，关断延时最大0.8uS，导通延时最大1.2uS。