【硬件】通俗易懂的讲解晶体管（三极管和MOS管）的工作原理 |
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【硬件】通俗易懂的讲解晶体管（三极管和MOS管）的工作原理
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要选择元件值，您还需要了解三极管的工作原理：
当电流从基极流向发射极时，三极管导通，以便更大的电流可以从集电极流向发射极。
对于通用晶体管，如BC547或2N3904，增益可能是100左右。这意味着，如果有0.1 mA电流从基极流向发射极，则从集电极流向发射器的电流为10 mA（100倍以上）。 02、R1需要多大的电阻值才能获得0.1mA的电流？如果电池为9V，并且晶体管的基极到发射极为0.7V，则电阻器两端剩下8.3V。 您可以使用欧姆定律来计算电阻值：
R2 用于限制 LED 的电流。如果您要将LED和电阻器直接连接到9V电池，则可以选择的值，而无需三极管。例如，1 kΩ应该工作正常。 03、怎么选择三极管？ NPN晶体管是最常见的三极管（BJT）。但是还有另一种称为PNP晶体管，其工作方式相同，只是所有电流都朝相反的方向。 在选择晶体管时，要记住的最重要的事情是晶体管可以承受多少电流。这称为集电极电流（IC)。例如我们常用的8050三极管的IC电流值为：1.5A。
; ;; MOSFET 晶体管的工作原理 MOSFET晶体管是另一种非常常见的晶体管类型。它也具有三个引脚：栅极（G） 漏极（D） 源极（S）
MOSFET的工作原理类似于三极管，但有一个重要的区别： 1、在三极管中，从基极到发射极的电流决定了有多少电流可以从集电极流向发射极。 2、在MOSFET晶体管中，栅极和源极之间的电压决定了有多少电流可以从漏极流向源极。 01、示例：如何打开MOS管 下面是一个用于接通MOSFET的示例电路。 要打开MOSFET晶体管，栅极和源之间的电压需要高于晶体管的阈值电压。例如，BS170的栅源阈值为2.1V。（具体每个MOS管的阈值电压是多少，我们可以在MOS管的数据手册中查到)。 MOSFET的阈值电压实际上是它关闭的电压。因此，要正确打开晶体管，您需要一个比该电压高一点的电压。 高多少取决于您希望流多少电流。如果你比阈值高出几伏，这通常足以满足低电流的事情，比如打开LED。 请注意，即使您使用足够高的电压以使1A电流流动，也不意味着MOS管恒定流过1A电流。它其实是电流流过的最大值，最终实际流过的电流还是取决于所接的电路以及负载。 因此，只要我们确保不超过最大栅源电压限制（BS170为20V），您就可以随心所欲地达到最高电压。在上面的示例中，当我们按下按钮时，栅极连接到9V。这将打开晶体管。 02、元器件选择 上图中R1的值其实并不重要，但大约10 kΩ应该可以正常工作。其目的是关闭MOSFET。 R2 设置 LED 的亮度。对于大多数 LED，1 kΩ 应该工作正常。Q1几乎可以是任何N沟道MOSFET，例如BS170。 03、怎么关闭MOSFET？ 关于MOSFET的另一件重要事情是：它的作用也有点像电容器 。即栅源部分。当您在栅极和电源之间施加电压时，该电压将保持在那里，直到电容完全放电。
详情可以参考本公众号的另一篇文章： 04、如何选择MOS管以上示例使用 N 沟道 MOSFET。P 通道MOSFET的工作方式相同，只是电流沿相反方向流动，并且栅极到源极的电压必须为负才能将其打开。 选择MOSFET时要记住的两件事是： 栅源至源极阈值电压。您需要高于此值的电压才能打开晶体管。 连续漏极电流。这是可以流过晶体管的最大电流量。还有其他重要参数需要牢记，具体取决于您制作的内容。但这超出了本文的范围。请记住上面的两个参数，您将有一个很好的起点。 05、MOSFET栅极电流如果你想使用单片机如STM32控制MOSFET，那么你需要记住另一件事：打开晶体管时流入栅极的电流。 如上所述，MOSFET的栅极到源极充当电容器。. 这意味着一旦充电，就没有更多的电流流过它。因此，当MOSFET导通时，没有电流流过栅极。 但是，当MOSFET导通时，会产生电流，就像为电容器充电一样。在一小分之一秒内，可能会有很多电流流动。 为了保护我们的单片机不受流过的较大电流的影响，您需要添加一个MOSFET栅极电阻器。
1、晶体管的优点是可以使用小电流或电压来控制更大的电流和电压。 例如我们想要用单片机IO引脚控制电机、大功率LED、扬声器、继电器等，这就必须使用到晶体管。由于单片机的输出引脚在 5V或3.3V 时通常只能提供几毫安。因此，如果您想控制110V户外庭院灯，则无法直接从接到单片机的引脚上。 您可以会想到可以通过继电器来完成。但即使是继电器通常也需要比引脚所能提供的电流更多的电流。所以我们就需要一个晶体管来控制继电器。
通常，您需要再添加几个电阻器来偏置晶体管。否则，你会得到很多失真。我们可以在后面的文章中再详细介绍。 今天的分享就到这里，最后给大家推荐一个我前段时间加入的硬件工程师交流群。这群是由嘉立创搭建的，群里除了可以跟硬件同行们探讨技术外，还有硬件外包需求、招聘需求的分享。 如果你也想成为硬件交流群内的一员，可以加我好友。以下是群内部分技术探讨、外包和招聘需求分享截图： |
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