三极管是电子电路中最重要的器件，它最主要的功能是 电流放大和开关 作用。

三极管按材料分有两种： 锗管和硅管 。而每一种又有 NPN 和 PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅 NPN 和 PNP 两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，

常见的三极管为 9012 、 s8550 、 9013 、 s8050. 单片机应用电路中三极管主要的作用就是开关作用。其中 9012 与 8550 为 pnp 型三极管，可以通用。其中 9013 与 8050 为 npn 型三极管，可以通用。

NPN 型三极管 ，由2块N型半导体和1块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。

PNP 型三极管 ，是由2块P型半导体中间夹着1块N型半导体所组成的三极管，所以称为PNP型三极管。也可以描述成，电流从发射极E流入的三极管。

1 三极管的工作原理 三极管的原理三极管有 截止、放大、饱和 三种工作状态。 放大状态 主要应用于模拟电路中，且用法和计算方法也比较复杂，我们暂时用不到。而数字电路主要使用的是三极管的开关特性，只用到了截止与饱和两种状态。

我们一般所说的普通三极管是具有电流放大作用的器件。其它的三极管也都是在这个原理基础上功能延伸。三极管的结构和符号如下图所示。

三极管的结构和符号 NPN 和 PNP 主要是 电流方向和电压正负 不同。

这里以 NPN 型三极管为例来说说它的工作原理。  

NPN型三极管的工作原理 它就是一个以 b （基极）电流 Ib 来驱动流过 ce 的电流 Ic 的器件，它的工作原理很像一个可控制的阀门。  

NPN型三极管的工作原理类比 左边细管子里蓝色的小水流冲动杠杆使大水管的阀门开大，就可允许较大红色的水流通过这个阀门。当蓝色水流越大，也就使大管中红色的水流更大。如果放大倍数是 100 ，那么当蓝色小水流为 1 千克 / 小时，那么就允许大管子流过 100 千克 / 小时的水。同理，当三极管的放大倍数为 100 时，当 Ib （基极电流）为 1mA 时，就允许 100mA 的电流通过 Ice 。

两种三极管的工作原理总结如下：

NPN 的发射极 (e) 接地，集电极 (c) 接高电平，基极 (b) 接控制信号，用 b-e 的电流（ Ib ）控制 c-e 的电流（ Ic ）， e 极电位最低，且正常放大时通常 c 极电位最高，即 Vc> Vb > Ve 。三极管导通，电流从 c 极流向 e 极。

PNP 的发射极 (e) 接高电平，集电极 (c) 接低电平，基极 (b) 接控制信号，用 e-b 的电流（ Ib ）控制 e-c 的电流（ Ic ）， e 极电位最高，且正常放大时通常 c 极电位最低，即 Vc < Vb < Ve 。三极管导通，即电流从 e 极流向 c 极。

2 三极管的使用用法 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，电压导通”的解释。

下面以一个常见的控制 LED 的电路为例来说明截止与饱和的工作状态。如下图所示，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，假定是 P1 ，发射极直接接到 5V 的电源上，集电极接了一个 LED ，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 P1 由我们的程序给一个高电平 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，没有电流通过， LED 也就不会亮。如果程序给 P1 一个低电平 0 ，这时 e 极还是 5V ，于是 e 和 b 之间产生了压差，三极管 e 和 b 之间也就导通了，三极管 e 和 b 之间大概有 0.7V 的压降，那还有（ 5-0.7 ） V 的电压会在电阻 R47 上。

【注】这里的 P1 口输出高电平是 5V ，不同的单片机的 IO 口高电平输出电压是不同的，有的单片机的 IO 输出是 1.2V ，这就需要三极管放大，以此驱动 LED 等工作。

常见控制LED的电路 这个时候， e 和 c 之间也会导通了，那么 LED 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，这条支路的电流大概是 3mA ，可以成功点亮 LED 。

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 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 电压会落在基极电阻上，那么基极电阻最大值就是 4.3V/30uA = 143K 。电阻值只要比这个值小就可以，当然也不能太小，太小会导致单片机的 IO 口电流过大烧坏三极管或者单片机， IO 口输入电流最大理论值是 25mA ，我推荐不要超过 6mA ，我们用电压和电流算一下，就可以算出来最小电阻值。

总结：箭头朝内 PNP，导通电压顺箭头过，电压导通，电流控制。