3.1 三极管的初步认识三极管是一种很常用的控制和驱动器件，常用的三极管根据材料分有硅管和锗管两种，原理相同，压降略有不同，本课程用硅管的参数来进行讲课。三极管共有2种类型，分别是PNP型和NPN型，先来认识一下。
图3-6 三极管示意图
三极管一共有3个极，从图3-6来看，横向左侧的引脚叫做基极(base)，中间有一个箭头，一头连接基极，另外一头连接的是发射极e(emitter)，那剩下的一个引脚就是集电极c(collector)。这块是必须要记住的内容，死记硬背即可，后边慢慢用的多了，每次死记硬背一次，多次以后就会深入脑海了。
3.2 三极管的原理三极管的应用有截止、放大、饱和三种状态。放大状态主要是对模拟信号而言，而且用法的计算内容比较复杂，暂时我们用不到。而我们数字电路主要使用三极管的开关特性，因此我们只用到了截止与饱和两种状态，所以我们只讲这两种用法。三极管的类型和用法我给大家总结了一句口诀，大家要把这句口诀记牢了：箭头朝内PNP，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制。
下面我们一句一句来解析口诀。大家可以看图3-6，三极管有2种类型，箭头朝内就是PNP，箭头朝外自然就是NPN了，在实际应用中，往往我们要根据实际电路需求来选择到底用哪种类型，大家用几次估计就会了，很简单。
三极管的用法特点，关键点在于b极(基极)和e级(发射极)之间的电压情况，对于PNP而言，e极电压只要高于b级0.7V以上，这个三极管e级和c级之间就可以顺利导通。也就是说，控制端在b和e之间，被控制端是e和c之间。同理，NPN型三极管的导通电压是b极比e极高0.7V，总之是箭头的始端比末端高0.7V就可以导通三极管的e极和c极。这就是关于“导通电压顺箭头过，电压控制”的解释，我们来看图3-7。
图3-7 三极管的用法
我们以图3-7为例介绍一下。三极管基极通过一个10K的电阻接到了单片机的一个IO口上，发射极直接接到5V的电源上，集电极接了一个LED小灯，并且串联了一个1K的限流电阻最终接到了电源负极GND上。
如果LEDS6我们程序给一个高电平1，那么基极b和发射极e都是5V，也就是说e到b不会产生一个0.7V的压降，这个时候，发射极和集电极也就不会导通，那么竖着看这个电路在三极管处是断开的，所以没有电流通过，LED2小灯也就不会亮。如果我们程序给LEDS6的位置一个低电平0，而e极是个5V，产生压差就会导通，三极管e和b之间大概有0.7V的电压，那还有(5-0.7)V的电压会在电阻R47上。这个时候，e和c之间也会导通了，那么LED小灯本身有2V的压降，三极管本身e和c之间大概有0.2V的压降，我们忽略不计。那么在R41上就会有大概3V的压降，可以计算出来，这条之路的电流大概是3mA，可以成功点亮LED。
最后一个概念，电流控制。前边讲过，三极管有截止，放大，饱和三个状态，截止就不用说了，只要e和b之间不导通即可。我们要让这个三极管处于饱和状态，就是我们所谓的开关特性，必须要满足一个条件。三极管都有一个放大倍数β，要想处于饱和状态，b极电流就必须大于e和c之间电流值除以β。这个β，对于常用的三极管大概可以认为是100。那么上边的R47的阻值我们必须要来计算一下了。
刚才我们算过了，e和c之间的电流是3mA，那么b极电流最小就是3mA除以100等于30uA，大概有4.3V电压会在基极电阻上，那么基极电阻最大值就是4.3V/30uA = 143K。只要比这个值小就可以，当然也不能太小，STC89C52RC的IO口输入电流最大理论值是25mA，我推荐不要超过10mA。
3.3 三极管的应用三极管在我们数字电路里的开关特性，常用的一个是控制应用，一个是驱动应用。所谓的控制就是如同我们图3-7里边介绍的，我们可以通过单片机控制三极管的基极来间接控制后边的小灯的亮灭，用法大家基本熟悉了。还有一个控制就是进行不同电压之间的转换控制，比如我们的单片机的IO口是5V系统，如果直接接12V系统会烧坏单片机，所以我们加一个三极管，三极管的工作电压高于单片机的IO口电压，用5V的IO口来控制12V的电路，如图3-8所示。
图3-8 三极管控制电路图
图3-8里所示，当IO口输出高电平5V时，三极管导通，OUT输出低电平0V，当IO口输出低电平时，三极管截止，OUT则由于上拉电阻R2的作用而输出12V的高电平，这样就实现了低电压控制高电压的工作原理。
所谓的驱动，主要是指电流输出能力。我们再来看这两个图之间的对比
图3-9 LED小灯对比示意图
图3-9中上边的LED灯，和我们第二课讲过的LED灯是一样的，当IO口是高电平时，小灯熄灭，当IO口是低电平时，小灯点亮。 |
