NPN和PNP型三极管及光电开关详解

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开关三极管的工作原理：

        截止状态：当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，即为三极管的截止状态饱和导通状态：当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并丐当基极的电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不再怎么变化，此时三极管失去电流放大作用，集电极和发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态，即为三极管的导通状态。开关三极管正是基于三极管的开关特性来工作的。

PNP型三极管：

        由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管,称为PNP型三极管。也可以描述成,电流从发射极E流入的三极管. PNP型三极管发射极电位最高,集电极电位最低,UBE<0.

NPN型三极管：

        由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成的三极管,称为NPN型三极管. 也可以描述成,电流从发射极E流出的三极管.

两者的区别：

        NPN和PNP主要就是电流方向和电压正负不同，说得“丏业”一点，就是“极性”问题。 NPN 是用 B→E 的电流（IB）控制 C→E 的电流（IC），E极电位最低，丐正常放大时通常C极电位最高，

即 VC > VB > VE。 PNP 是用 E→B 的电流（IB）控制 E→C 的电流（IC），E极电位最高，丐正常放大时通常C极电位最低，

即 VC < VB < VE。

        PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。NPN输出是低电平0，PNP输出的是高电平1。

接近开关：

        接近开关有两线制和三线制之区别，三线制接近开关又分为NPN型和PNP型，它们的接线是不同的。请见下图所示：

        三线制简单的讲就是信号输出分PNP型（24V输出）和NPN型（0V输出）。

        首先说NPN：NPN接通时是低电平输出，即接通时黑色线输出低电平（通常为0V），下图即为NPN型接近开关原理图，中间电阻代表负载，此负载可以是金属感应物或继电器或PLC等，中间三个圆圈代表开关引出的三根线，其中棕线要接正，蓝线要接负，黑色为信号线。此为常开开关，当开关动作关闭时黑色和蓝色两线接通如下图2，这时黑色线输出电压与蓝线电压相同，自然就是负极给定电压（通常为0V）。

        图1：NPN型接近开关电路图

 图2：NPN型接近开关工作状态 

PNP：PNP接通时为高电平输出，即接通时黑线输出高电平（通常为24V），下图为PNP型三线开关原理图，电阻代表负载，当开关工作时，图1开关闭合，即黑线和棕线接通如图2，此时棕线与黑线相当于一条线，电压自然就是正极电压（通常为24V）。

图1：PNP接近开关原理图

图2：PNP常开型接近开关工作状态

为何要分为PNP型和NPN型

        1.接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或可编程控制器PLC的数字量输入模块。

        2.需要特别注意接到PLC数字输入模块的三线制接近开关的型式选择。PLC数字量输入模块一般可分为两类：一类的公共输入端为电源0V，电流从输入模PNP 与 NPN Glen

        块流出（日本模式），此时，一定要选用NPN型接近开关；另一类的公共输入端为电源正端，电流流入输入模块，即阱式输入（欧洲模式），此时，一定要选用PNP型接近开关。千万不要选错了。

        3.两线制接近开关受工作条件的限制，导通时开关本身产生一定压降，截止时又有一定的剩余电流流过，选用时应予考虑。三线制接近开关虽多了一根线，但不受剩余电流之类不利因素的困扰，工作更为可靠。

        PLC的源型输入————PLC输入点的光电耦合的公共端接0V；外部com口接24V。

        PLC的漏型输入————PLC输入点的光电耦合的公共端接24V；外部com口接0V。

        PLC的源型输入用PNP输出型传感器；

        PLC的漏型输入用NPN输出型传感器。