NPN和PNP三极管的基本原理及差异
NPN和PNP三极管的基本原理及差异
三极管是电子工程领域中最基本的元器件之一，NPN和PNP是两种最常见的类型。它们虽然结构相似，但在电流方向和使用方式上存在显著差异。本文将深入探讨这两种三极管的工作原理及其区别，帮助读者更好地理解它们在电路设计中的应用。
三极管属于电流控制元件，小电流控制大电流。三极管共有三个极：基极、集电极和发射极，根据两个PN结的构造不同，三极管分为NPN型和PNP型，虽然两种类型的三极管都有截止区、放大区和饱和区，但是它们控制方式、导通条件及电流方向是不同的。
一、NPN三极管
NPN型三极管工作时的电流方向为：基极（B）流向发射极（E），集电极(C）流向发射极（E），Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β为三极管的放大倍数。
截止区：Ube＜0.6V，基极电流Ib=0，所以Ic=0，三极管内阻很大，相当于开路（假设0.6V为三极管的开启电压）；
放大区：满足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，小电流驱动大电流，基极电流越大集电极电流就越大；
饱和区：Ic电流达到饱和（趋于稳定），不随Ib的电流增大而增大。
二、PNP三极管
PNP型三极管工作时的电流方向为：发射极（E）流向基极（B），发射极（E）流向集电极(C），Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，其中β为三极管的放大倍数。
截止区：Ube＞-0.6V，即Ueb＜0.6V，由于其电流方向正好跟NPN三极管相反，所以当三极管有电流时发射极的电位比基极的电位高。此区间基极电流Ib=0，所以Ic=0，三极管内阻很大，相当于开路；
放大区：满足公式Ic=βIb，Ie=(β+1)Ib，小电流驱动大电流，基极电流越大集电极电流就越大；
饱和区：Ic电流达到饱和（趋于稳定），不随Ib的电流增大而增大。
三、NPN和PNP三极管的差异
从其原理可以看出，NPN和PNP三极管的功能基本相同，唯一的区别是它们的电流方向正好相反。NPN三极管基极的电流方向为从基极流向发射极，而PNP三极管正好相反，电流从发射极流出基极；NPN三极管主回路电流方向从集电极流向发射极，而PNP三极管电流从发射极流向集电极。
为了让你们理解更透彻，分别用实例说明，如下图为分别使用NPN和PNP三极管当电子开关控制LED灯的原理。因为电源的电流都是从正极流向负极（+5V→GND），所以根据三极管的电流方向，PNP三极管的集电极和发射极对比NPN三极管是反接的。
其工作原理（假设三极管的开启电压为0.6V）：
NPN三极管（上图左），当输入电压小于0.6V时，三极管截止，LED灯不亮；当输入电压大于0.6V时，三极管基极有电流，三极管导通，LED点亮，三极管集电极的电流受基极电流限制，而基极电流的计算方法Ib=（输入电压-0.6）/R1，改变输入电压或R1的阻值都可以改变基极电流，从而控制负载的电流。
PNP三极管（上图右），当输入电压大于4.4V时，三极管截止，LED灯不亮；当输入电压小于4.4V时，三极管基极有电流，三极管导通，LED点亮，三极管集电极的电流受基极电流限制，而基极电流的计算方法Ib=（5V-输入电压）/R1，改变输入电压或R1的阻值都可以改变基极电流，从而控制负载的电流。
正因为NPN和PNP型三极管的电流方向正好相反，因此很多场合经常使用NPN和PNP组成对管搭配使用，比如下图的使用NPN和PNP三极管组成的H桥电路，在控制电机正反转时经常用到。
总结：三极管是很常用的半导体元器件，对它们的原理一定要非常了解，理解三极管的用法及用途，熟悉它们之间的差异，在电路设计中才会得心应手。