三极管最典型的应用——MOSFET驱动电路

(资料图)

说实话，这些电路大多都是在面试或者课本里出现，考察一些大家对三极管的理解。但真正在实际电路中，很少看到三极管工作在放大区。说到这里，也给在学校的大学生们吃个定心丸，课本里一天天“集电极正偏”，“共集共射”这个极正偏那个极反偏，说实话在工作里没多大用处，你把这些题都做会也设计不出来实际的电路；设计实际电路的工程师也不一定会解题。

所以不必被这些图吓着，在实际应用中，更多的，三极管被用来作为逻辑，或者驱动电路，那么更多的是了解其开关特性就足够了。今天来讲一个在实际案例中使用的比较多的一个场景，就是三极管作为mosfet的驱动电路：

先放一张Pmos的图，以便方便对应下面应用的图中各个极的名称。好的，然后我们直接跳到下面这个实际电路中（假设M1是PMOS）R1这里画的有问题请忽略那一条线。

先大致看一下这个电路的逻辑。当三极管Q1的基极驱动为低电平，Q1不导通，PMOS M1的Vgs没有电压差，M1右侧无电压；当三极管Q1的基极驱动为高电平，Q1导通，PMOS的Vgs接近-12V，M1导通，右侧为V2输入电压12V。当然顺便写一下Pmos导通的条件，我知道很多人都不会记得：

PMOS（P型金属氧化物半导体场效应管）导通的条件是其栅极电位低于源极电位，形成正向偏置，使得沟道中形成一个可导电的电子通道，从而形成漏极-源极导通的通路。当PMOS的栅极电位低于源极电位一定的阈值电压时，漏极-源极通路的电阻会显著降低，PMOS器件就开始导通了。（哪个是栅极，源极，漏极对照上面的图）

理解了原理，我们更进一步，如何给电阻电容取值。

先看连接Pmos gate的

R2：对于Pmos来说，gate上的阻抗很大，所以R2可以选择较大的电阻，这里流过它的电流无论如何都很低。

R3：选择10K，经验法则，当三极管导通时，流过它的电流为12/10K=1.2mA. 这里需要返回去查三极管的手册，2N3904查到电流放大倍数大约在80左右，所Ib=1.2mA/80=15uA。

R1：根据Ib的电流就很容易算出R1的阻值，假设三极管的驱动电压为3.3V，那么R1就为（3.3-0.7）/15uA=173K。

我们上面刚刚说过，多数三极管的应用 ，我们根本不会用到其放大区的功能。

当Ic已知时，根据三极管的特性曲线，可以得到对应的最大Ib值，也就是使三极管处于放大区的临界值。如果Ib超过了这个临界值，三极管就可能进入饱和区，导致输出信号失真。

那我们是希望其进入饱和区，所以R1选择比173KΩ小就ok，这里我们选择了10K。

最后的最后，再讲讲为什么MOSFET需要三极管来驱动，当前没有看到一篇文章来讲这个事情，可能大多数工程师也是根据过往的经验法则。

在MOSFET开关电路中，使用三极管作为驱动电路可以带来以下几个好处：

降低开关电路的驱动电压要求：MOSFET需要一定的门极电压才能开启，但在实际应用中，需要对门极电压进行一定程度的升压以达到要求的电压水平。使用三极管作为驱动电路可以通过其电压放大功能，将门极电压升高到所需的水平，从而降低了对驱动电压的要求。

提高开关速度和响应速度：使用三极管作为驱动电路可以提供更高的驱动电流，从而加快MOSFET的开关速度和响应速度，降低开关过程中的功耗和损耗。

提高开关效率和稳定性：由于三极管具有较高的电压放大系数和电流放大系数，可以提供稳定的电流和电压输出，从而提高开关电路的效率和稳定性。

需要注意的是，使用三极管作为MOSFET驱动电路也存在一些缺点，如驱动电路复杂度较高、功耗较大等，因此在实际应用中需要根据具体情况进行权衡和选择。

最后再说一下C1的作用，mosfet和三极管一样，都比较灵敏，这里为了防止误导通，所以增加这个RC。

审核编辑：汤梓红