晶體三極體

三極體在我們數位電路和模擬電路中都有大量的應用，在我們開發板上也用了多個三極體。在我們板子上的 led 小燈部分，就有這個三極體的應用了，圖 3-5 的 led 電路中的 q16就是乙個 pnp 型的三極體。

圖 3-5 led 電路

三極體是一種很常用的控制和驅動器件，常用的三極體根據材料分有矽管和鍺管兩種，原理相同，壓降略有不同，矽管用的較普遍，而鍺管應用較少，本課程就用矽管的引數來進行講解。

三極體有 2 種型別，分別是 pnp 型和 npn 型。

先來認識一下，如圖 3-6。

圖 3-6 三極體示意圖

三極體一共有 3 個極，從圖 3-6 來看，橫向左側的引腳叫做基極(base)，中間有乙個箭頭，一頭連線基極，另外一頭連線的是發射極 e(emitter)，那剩下的乙個引腳就是集電極 c(collector)了。這是必須要記住的內容，死記硬背即可，後邊慢慢用的多了，每次死記硬背一次，多次以後就會深入腦海了。

三極體有截止、放大、飽和三種工作狀態。放大狀態主要應用於模擬電路中，且用法和計算方法也比較複雜，我們暫時用不到。而數位電路主要使用的是三極體的開關特性，只用到了截止與飽和兩種狀態，所以我們也只來講解這兩種用法。三極體的型別和用法我給大家總結了一句口訣，大家要把這句口訣記牢了：

箭頭朝內 pnp，導通電壓順箭頭過，電壓導通，電流控制。

下面我們一句一句來解析口訣。大家可以看圖 3-6，三極體有 2 種型別，箭頭朝內就是pnp，那箭頭朝外的自然就是 npn 了，在實際應用中，要根據實際電路的需求來選擇到底用哪種型別，大家多用幾次也就會了，很簡單。

三極體的用法特點，關鍵點在於 b 極（基極）和 e 級（發射極）之間的電壓情況，對於pnp 而言，e 極電壓只要高於 b 級 0.7v 以上，這個三極體 e 級和 c 級之間就可以順利導通。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 型三極體的導通電壓是 b 極比 e 極高 0.7v，總之是箭頭的始端比末端高 0.7v 就可以導通三極體的 e 極和 c 極。這就是關於「導通電壓順箭頭過，電壓導通」的解釋，我們來看圖 3-7。

圖 3-7 三極體的用法

我們以圖 3-7 為例介紹一下。三極體基極通過乙個 10k 的電阻接到了微控制器的乙個 io口上，假定是 p1.0，發射極直接接到 5v 的電源上，集電極接了乙個 led 小燈，並且串聯了乙個 1k 的限流電阻最終接到了電源負極 gnd 上。

如果 p1.0 由我們的程式給乙個高電平 1，那麼基極 b 和發射極 e 都是 5v，也就是說 e到 b 不會產生乙個 0.7v 的壓降，這個時候，發射極和集電極也就不會導通，那麼豎著看這個電路在三極體處是斷開的，沒有電流通過，led2 小燈也就不會亮。如果程式給 p1.0 乙個低電平 0，這時 e 極還是 5v，於是 e 和 b 之間產生了壓差，三極體 e 和 b 之間也就導通了，三極體 e 和 b 之間大概有 0.7v 的壓降，那還有(5-0.7)v 的電壓會在電阻 r47 上。這個時候，e 和 c 之間也會導通了，那麼 led 小燈本身有 2v 的壓降，三極體本身 e 和 c 之間大概有 0.2v的壓降，我們忽略不計。那麼在 r41 上就會有大概 3v 的壓降，可以計算出來，這條支路的電流大概是 3ma，可以成功點亮 led。

最後乙個概念，電流控制。前邊講過，三極體有截止，放大，飽和三個狀態，截止就不用說了，只要 e 和 b 之間不導通即可。我們要讓這個三極體處於飽和狀態，就是我們所謂的開關特性，必須要滿足乙個條件。三極體都有乙個放大倍數β，要想處於飽和狀態，b 極電流就必須大於 e 和 c 之間電流值除以β。這個β，對於常用的三極體大概可以認為是 100。那麼上邊的 r47 的阻值我們必須要來計算一下了。

剛才我們算過了，e 和 c 之間的電流是 3ma，那麼 b 極電流最小就是 3ma 除以 100 等於30ua，大概有 4.3v 電壓會落在基極電阻上，那麼基極電阻最大值就是 4.3v/30ua = 143k。電阻值只要比這個值小就可以，當然也不能太小，太小會導致微控制器的 io 口電流過大燒壞三極體或者微控制器，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 3-7 取的是經驗值

晶體三極體

晶體三極體的主要引數

各國晶體三極體型號命名方法

萬用表識別晶體三極體的電極

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