三極管的初步認識

三極管是一種很常用的控制和驅動器件，也常用的三極管根據材料分有硅管和鍺管兩種。其原理相同，壓降略有不同，硅管用的較普遍，而鍺管應用較少，本文用硅管的參數來進行講解。三極管有 2 種類型，分別是 PNP 型和 NPN 型。先來認識一下，如圖 3-6。

圖 3-6三極管示意圖

三極管一共有 3 個極，從圖 3-6 來看，橫向左側的引腳叫做基極(base)，中間有一個箭頭，一頭連接基極，另外一頭連接的是發射極 e(emitter)，那剩下的一個引腳就是集電極 c(collector)了。這是必須要記住的內容，后邊慢慢用的多了，多次以后就會深入腦海了。

三極管的原理：

三極管有截止、放大、飽和三種工作狀態。放大狀態主要應用于模擬[color=rgb(68, 68, 68) !important]電路中，且用法和計算方法也比較復雜，我們暫時用不到。而數字電路主要使用的是三極管的開關特性，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。三極管的類型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。

下面我們來解析口訣。大家可以看圖 3-6，三極管有 2 種類型，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類型，大家多用幾次也就會了，很簡單。

三極管的用法特點：

關鍵點在于 b 極（基極）和 e 級（發射極）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，這個三極管 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 型三極管的導通電壓是 b 極比 e 極高 0.7V，總之是箭頭的始端比末端高 0.7V 就可以導通三極管的 e 極和 c 極。這就是關于“導通電壓順箭頭過，電壓導通”的解釋，我們來看圖 3-7。

圖 3-7三極管的用法

以圖 3-7 為例：三極管基極通過一個 10K 的電阻接到了[color=rgb(68, 68, 68) !important]單片機的一個 IO口上，假定是 P1.0，發射極直接接到 5V 的[color=rgb(68, 68, 68) !important]電源上，集電極接了一個 LED 小燈，并且串聯了一個 1K 的限流電阻最終接到了電源負極 GND 上。

如果 P1.0 由我們的程序給一個高電平 1，那么基極 b 和發射極 e 都是 5V，也就是說 e到 b 不會產生一個 0.7V 的壓降，這個時候，發射極和集電極也就不會導通，那么豎著看這個電路在三極管處是斷開的，沒有電流通過，LED2 小燈也就不會亮。如果程序給 P1.0 一個低電平 0，這時 e 極還是 5V，于是 e 和 b 之間產生了壓差，三極管 e 和 b 之間也就導通了，三極管 e 和 b 之間大概有 0.7V 的壓降，那還有(5-0.7)V 的電壓會在電阻 R47 上。這個時候，e 和 c 之間也會導通了，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。那么在 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。

電流控制：

三極管有截止，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。我們要讓這個三極管處于飽和狀態，就是我們所謂的開關特性，必須要滿足一個條件。三極管都有一個放大倍數β，要想處于飽和狀態，b 極電流就必須大于 e 和 c 之間電流值除以β。這個β，對于常用的三極管大概可以認為是 100。那么上邊的 R47 的阻值我們必須要來計算一下了。

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。電阻值只要比這個值小就可以，當然也不能太小，太小會導致單片機的 IO 口電流過大燒壞三極管或者單片機，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。

圖騰柱

就是上下各一個三極管，上管為NPN，c極(集電極)接正電源，下管為PNP，c極(集電極)接地。兩個b極(基極)接一起，接輸入，上管和下管的e極(發射極)接到一起，接輸出，像一個“圖騰柱”。用同一信號驅動兩個b極。驅動信號為高時，NPN導通；信號為低時，PNP導通。利用兩個晶體管構成推挽輸出。 用來匹配電壓，或者提高IO口的驅動能力"圖騰柱電路,就是既有上拉器件,又有下拉器件,上下拉器件分時導通.多數數字電路輸出是這種電路.在開關電源中一般不這樣稱呼,而是叫做半橋電路.在音頻放大器中則稱串聯推挽電路.

圖騰柱一般選用參數相近的對管，比如S8050/8550、MP2907/2222等，主要考慮ICM、特征頻率fT等參數。

RG可以不要，RB必須加上。如果沒有RB，相當于IC輸出高電平的時候，被三級管鉗壓在0.7V左右，IC的功耗很大，會燒掉的。圖騰柱式的驅動方式，一方面增加了驅動能力，另一方面，當PWM的輸出端為低的時候，下管為MOS的結電容提供放電回路。圖騰柱式的驅動方式，一方面增加了驅動能力，另一方面，當PWM的輸出端為低的時候，下管為MOS的結電容提供放電回路。