三極管在我們數(shù)字電路和模擬電路中都有大量的應(yīng)用，學(xué)好它對(duì)學(xué)習(xí)硬件電路與單片機(jī)都有很大的幫助。

一、初識(shí)三極管

晶體三極管也稱晶體管或三極管，它是電子產(chǎn)品中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的半導(dǎo)體器件之一，三極管是一種很常用的控制和驅(qū)動(dòng)器件，常用的三極管根據(jù)材料分有硅管和鍺管兩種，原理相同，壓降略有不同，硅管用的較普遍(本文例子也使用硅管)，而鍺管應(yīng)用較少，并且三極管還分為兩種類型，分別是 PNP 型和 NPN 型。如下圖所示：

三極管的內(nèi)部是根據(jù)不同的摻雜方式在同一個(gè)硅片上制造出三個(gè)摻雜區(qū)域，并形成兩個(gè)PN結(jié)，發(fā)射區(qū)與基區(qū)間的PN結(jié)稱為發(fā)射結(jié)，基區(qū)與集電區(qū)的PN結(jié)稱為集電結(jié)。

二、三極管的應(yīng)用

三極管有截止、放大、飽和三種工作狀態(tài)，放大狀態(tài)主要應(yīng)用于模擬電路中，而數(shù)字電路主要使用的是三極管的開關(guān)特性，只用到了截止與飽和兩種狀態(tài)，我們就先來(lái)講解這兩種狀態(tài)。下面先來(lái)看一個(gè)圖片：

從圖中可以三極管箭頭朝內(nèi)，所以可以判斷三極管類型是PNP型，e極(發(fā)射極)直接接5V拉高，c極(集電極)接LED小燈并與一個(gè)電阻相連在接地，b極(基極)通過(guò)一個(gè)10k的電阻與單片機(jī)P1.0口相連。

對(duì)于PNP 而言，e 極電壓只要高于 b 級(jí) 0.7V 以上，這個(gè)三極管 e 級(jí)和 c 級(jí)之間就可以順利導(dǎo)通。也就是說(shuō)，控制端在 b 和 e 之間，被控制端是 e 和 c 之間。同理，NPN 型三極管的導(dǎo)通電壓是 b 極比 e 極高 0.7V，總之是箭頭的始端比末端高 0.7V 就可以導(dǎo)通三極管的 e 極和 c 極。

那么如果 P1.0 口輸出一個(gè)高電平 1，那么基極 b 和發(fā)射極 e 都是 5V，也就是說(shuō) e到 b 不會(huì)產(chǎn)生一個(gè) 0.7V 的壓降，這個(gè)時(shí)候，發(fā)射極和集電極也就不會(huì)導(dǎo)通，那么就是說(shuō)這個(gè)電路在三極管處是斷開的，沒有電流通過(guò)，LED 小燈也就不會(huì)亮。如果P1.0口輸出一個(gè)低電平 0，這時(shí) e 極還是 5V，于是 e 和 b 之間產(chǎn)生了壓差，三極管 e 和 b 之間也就導(dǎo)通了，三極管 e 和 b 之間大概有 0.7V 的壓降，那還有(5-0.7)V 的電壓會(huì)在電阻 R1 上。

這個(gè)時(shí)候，e 和 c 之間也會(huì)導(dǎo)通了，那么 LED 小燈本身有 2V 的壓降，三極管本身 e 和 c 之間大概有 0.2V的壓降(忽略不計(jì))。那么在 R2 上就會(huì)有大概 3V 的壓降，可以計(jì)算出來(lái)，這條支路的電流大概是 3mA，可以成功點(diǎn)亮 LED。

那么通過(guò)上面的例子應(yīng)該很容易理解截止工作狀態(tài)，只要 e 和 b 之間不導(dǎo)通即可。

下面我們要讓這個(gè)三極管處于飽和工作狀態(tài)，就是我們所謂的開關(guān)特性，這就必須滿足一個(gè)條件，三極管都有一個(gè)放大倍數(shù)β，要想處于飽和狀態(tài)，b 極電流就必須大于 e 和 c 之間電流值除以β。這個(gè)β，對(duì)于常用的三極管大概可以認(rèn)為是 100。

那么上邊的 R1的阻值我們必須要來(lái)計(jì)算一下了。剛才我們算過(guò)了，e 和 c 之間的電流是 3mA，那么 b 極電流最小就是 3mA 除以 100 等于30uA，大概有 4.3V 電壓會(huì)落在基極電阻上，那么基極電阻最大值就是 4.3V/30uA = 143K，電阻值只要比這個(gè)值小就可以，當(dāng)然也不能太小，太小會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)的 IO 口電流過(guò)大燒壞三極管或者單片機(jī)。

接下來(lái)講一下應(yīng)用于模擬電路中的三極管放大工作狀態(tài)，還是一樣，先看下圖：

那么我們?cè)趤?lái)看一下晶體管的輸出特性曲線圖：?