三極管和MOS管下拉電阻的設計

時間：2024-05-22 11:50:02

關鍵字：三極管 MOS管下拉電阻

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[導讀]那么就需要讓Ib大于等于1mA，若Ib=1mA, Ic=100mA，它的放大倍數(shù)β=100，三極管完全導通。

簡單講解一下三極管，如果三極管工作在飽和區(qū)(完全導通)，Rce≈0，Vce≈0.3V，且這個0.3V，我們就認為它直接接地了。那么就需要讓Ib大于等于1mA，若Ib=1mA, Ic=100mA，它的放大倍數(shù)β=100，三極管完全導通。如下圖，是一個NPN三極管。三極管基礎知識參考文章：四句口訣，玩轉(zhuǎn)三極管! 三極管屬于電流型驅(qū)動元器件，因此一般在基極都會串一個限流電阻，一般小于等于10K，但是在基極為什么會下拉一個電阻呢?舉例說明。如下圖，是溫度開關控制馬達電路圖。

如圖是溫度開關控制馬達轉(zhuǎn)和停，溫度開關相當于一個按鍵開關。在B極串個開關，N管就能夠做個開關管使用。圖中馬達是一個直流有刷馬達，只要正極接通12V，負極接地，馬達就開始轉(zhuǎn)。當溫度開關導通，回路I流過的電流的為

三極管CE完全導通，Vce ? 0.3V，這時候，馬達兩端的電壓壓降接近 12V,它就能夠轉(zhuǎn)動，因為三極管be的導通后阻抗遠遠小于2K電阻R2，所以電流大部分流過三極管;當溫度開關斷開，ib 就沒有電流，ic 也沒有電流。由于溫度開關在關斷的瞬間，三級管ib、ic上的電流并不能夠一下子降到零，而是慢慢降到零，這是制造工藝必然存在的，在這段時間，三極管是工作在放大區(qū)，是最容易受到干擾。因此需要接個下拉電阻R2，這個電阻一是給三極管提供了個放電回路，二是為點A提供一個能量分散的通路。放電回路怎么理解? 如下圖三極管寄生電容，三極管實際工藝制造模型，三極管BE、BC、CE之間分別有電容C1、C2、C3。這三個電容的存在一方面是我們不需要的，另一方面，又是工藝中無法避免克服的，是制造工藝過程中必然存在的現(xiàn)象。我們把這種電容一般稱之為雜散電容，或者說是寄生電容。由于有電容的存在，三極管勢必有延時。當ib沒有電流時，電容C1開始放電，形成回路I，這個時候B點的電壓從0.7V降到0V，工作在放大區(qū)，最容易受到干擾，在C1兩端加個電阻R2，電容上的電一部分就會從電阻R2上釋放掉，并且電阻阻值越小，電容放電越快。因此，電阻R2給電容提供了一個通路釋放電荷，大大減短了三極管工作在放大區(qū)的時間。

給能量提供一個分散通路怎么理解? 為什么說電阻 R2 為點A提供了一個能量分散通路。如圖2所示，溫度開關斷開時，此時點A是懸空的，A點電壓不確定，為高阻態(tài)(阻抗無窮大)，容易出現(xiàn)誤導通的現(xiàn)象，而且也容易受到周圍環(huán)境干擾，比如靜電、雷擊等使器件永久損壞。當使用環(huán)境出現(xiàn)雷擊，高壓靜電等情況，在點A下拉一個電阻接到地，大部分電流就會順著電阻流入地，給能量提供一個分散通路。如果沒有接這個電阻，當發(fā)生雷擊時，由于A點左邊阻抗無窮大，A點右邊接三極管，阻抗相對左邊來說是很低的，因此電流會全部往阻抗低的方向跑，流入三極管，造成電流過大，使器件永久性損壞。關于MOS管由于篇幅限制，關于MOS管基礎知識，移步此處：MOS管基本認識。下拉電阻的作用有兩個：

防止在靜電作用下，電荷沒有釋放回路，容易引起靜電擊穿

MOS管在開關狀態(tài)工作時，就是不斷的給Cgs充放電，當斷開電源時，Cgs內(nèi)部可能儲存有一部分電荷，但是沒有釋放回路，MOS管柵極電場仍然存在且能保持很長時間，建立導電溝道的條件沒有消失。在下次開機時，在導電溝道的作用下，MOS管立即產(chǎn)生不受控的巨大漏極電流Id，引起MOS管燒壞

三極管和MOS管介紹三極管和MOS管是兩種較為常用的半導體元器件，它們都是只有三個引腳。三極管有NPN和PNP型，三個電極分別為：基極B、集電極C，發(fā)射極E;MOS管有漏極D、源極S、柵極G三個電極，其中中間的箭頭表示襯底，如果箭頭向里表示是N溝道的MOS管，箭頭向外表示是P溝道的MOS管。

三極管一般應用于開關電路、信號放大電路、電平轉(zhuǎn)換電路等，而MOS管多用于放大電路、開關電路，有時候兩者可以起到同樣的效果，例如在小負載的開關電路當中。

二、三極管與MOS管加下拉電阻作用1、對于三極管

三極管屬于電流型驅(qū)動元器件，因此一般在基極都會串一個限流電阻，一般小于10K，比較典型值有3.3K、4.7K、5.1K、6.8K等，但是在基極為什么會下拉一個電阻呢?

如下圖是三極管8050開關電路，當I/O口輸出高電平時候三極管才會導通，輸入低電平時候三極管不會導通，但是基極B這里有一個68K的下拉電阻，也就是說如果I/O口沒有輸出高電平時候，基極一直會被拉低，也就是說處于截止狀態(tài)，如果沒有這個電阻，電路有可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)，特別是在一上電瞬間初始化，很容易產(chǎn)生噪聲，容易引起三極管誤動作，特別是對于一些通用的輸入/輸出口，因此這個電阻其實是偏置電阻，使得沒有驅(qū)動信號時候基極被拉低，使得電路更加可靠。

雖然加下拉可以使得電路更加可靠，但是這個電阻不能過大也不能過小，太大的話會使得基極的電流不足以驅(qū)動三極管，過小的話會導致偏置電壓小于三極管d導通電壓，一般這個電阻不大于100K。

有時候我們會看見在這個電阻會并聯(lián)一個電容，其實這一般在高速信號開關電路會這樣設計，加一個電容可以使得性能提高。如下圖所示

三、對于MOS管與三極管不同的是，MOS管屬于壓控型元器件，也就是由電壓來驅(qū)動，我們都知道，MOS管兩兩引腳之間存在寄生電容，其實MOS管導通的實質(zhì)就是電容的充放電作用，因此對于N型MOS管，當Vgs大于一定的值時候就會導通，而對于P型的MOS管，當Vgs小于一定的時候值就會導通。