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，在我們開發(fā)板上也用了多個(gè)三極管。在我們板子上的 led 小燈部分，就有這個(gè)三極管的應(yīng)用了，圖1的 led 電路中的 q16就是一個(gè) pnp 型的三極管。
圖1 led 電路
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，而鍺管應(yīng)用較少，本課程就用硅管的參數(shù)來進(jìn)行講解。三極管有 2 種類型，分別是 pnp 型和 npn 型。先來認(rèn)識一下，如圖2。
圖2 三極管示意圖
三極管一共有 3 個(gè)極，從圖2來看，橫向左側(cè)的引腳叫做基極(base)，中間有一個(gè)箭頭，一頭連接基極，另外一頭連接的是發(fā)射極 e(emitter)，那剩下的一個(gè)引腳就是集電極 c(collector)了。這是必須要記住的內(nèi)容，死記硬背即可，后邊慢慢用的多了，每次死記硬背一次，多次以后就會(huì)深入腦海了。
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，且用法和計(jì)算方法也比較復(fù)雜，我們暫時(shí)用不到。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)，所以我們也只來講解這兩種用法。三極管的類型和用法我給大家總結(jié)了一句口訣，大家要把這句口訣記牢了：箭頭朝內(nèi) pnp，導(dǎo)通電壓順箭頭過，電壓導(dǎo)通，電流控制。
下面我們一句一句來解析口訣。大家可以看圖2，三極管有 2 種類型，箭頭朝內(nèi)就是pnp，那箭頭朝外的自然就是 npn 了，在實(shí)際應(yīng)用中，要根據(jù)實(shí)際電路的需求來選擇到底用哪種類型，大家多用幾次也就會(huì)了，很簡單。
三極管的用法特點(diǎn)，關(guān)鍵點(diǎn)在于 b 極（基極）和 e 級（發(fā)射極）之間的電壓情況，對于pnp 而言，e 極電壓只要高于 b 級 0.7v 以上，這個(gè)三極管 e 級和 c 級之間就可以順利導(dǎo)通。也就是說，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。這就是關(guān)于“導(dǎo)通電壓順箭頭過，電壓導(dǎo)通”的解釋，我們來看圖3。
圖3 三極管的用法
我們以圖3為例介紹一下。三極管基極通過一個(gè) 10k 的電阻接到了單片機(jī)的一個(gè) io口上，假定是 p1.0，發(fā)射極直接接到 5v 的電源上，集電極接了一個(gè) led 小燈，并且串聯(lián)了一個(gè) 1k 的限流電阻最終接到了電源負(fù)極 gnd 上。
如果 p1.0 由我們的程序給一個(gè)高電平 1，那么基極 b 和發(fā)射極 e 都是 5v，也就是說 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，那么豎著看這個(gè)電路在三極管處是斷開的，沒有電流通過，led2 小燈也就不會(huì)亮。如果程序給 p1.0 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 r47 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，我們忽略不計(jì)。那么在 r41 上就會(huì)有大概 3v 的壓降，可以計(jì)算出來，這條支路的電流大概是 3ma，可以成功點(diǎn)亮 led。
最后一個(gè)概念，電流控制。前邊講過，三極管有截止，放大，飽和三個(gè)狀態(tài)，截止就不用說了，只要 e 和 b 之間不導(dǎo)通即可。我們要讓這個(gè)三極管處于飽和狀態(tài)，就是我們所謂的開關(guān)特性，必須要滿足一個(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，對于常用的三極管大概可以認(rèn)為是 100。那么上邊的 r47 的阻值我們必須要來計(jì)算一下了。
剛才我們算過了，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 口電流過大燒壞三極管或者單片機(jī)，stc89c52 的 io 口輸入電流最大理論值是 25ma，我推薦不要超過 6ma，我們用電壓和電流算一下，就可以算出來最小電阻值，我們圖3取的是經(jīng)驗(yàn)值。