3.三极管

1.三极管

        三极管（Bipolar Junction Transistor）（BJT）是电子电路中最基本、最常见、重要的器件，其主要功能是对电流的放大和开关作用，从半导体结构上可以分为NPN型和PNP型，本文简单介绍其原理、区别及基本用法：

2.基本结构

NPN型三极管： 由两块N型半导体中间夹着一块P型半导体组成的三极管，所以称为NPN型三极管，电流从发射极指向基极

PNP型三极管： 由两块P型半导体中间夹着一块N型半导体所组成的三极管，所以称为PNP型三极管。

3.工作原理

        在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。因为一般的数字电路只使用三极管的开关特性，所以我们以为NPN型三极管为例，将它看成一个水龙头控制阀来进行解释其工作原理：

如上图：左侧细管子红色水流的流动可以带动黄色转动杆，黄色转杆转动可带动上方黑色闸门向左滑动（打开闸门），闸门打开使得粗管蓝色水流流出；当红色水流冲击力越大，黑色闸门开得越大以至蓝色水流越大，只需要一点红色水流就可以打开闸门放出蓝色洪流，将水流类比为电流，这也是显现了电流得放大作用，至于流量，此时管子下方的水流量 = 左侧红色水流量 + 上方蓝色水流量。如果红色水流流量不够，这也就会导致打不开闸门，这就是截至状态；至于饱和状态就是出于动态平衡状态下开关开到最大状态时候。

NPN的发射极(e)接GND，集电极©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©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。

4.基本应用

        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，也是就是说的“导通电压顺箭头过，电压导通”。
        简单点就是：箭头始端电压大于箭头末端电压0.7v以上即可导通三极管的 e 极和 c 极。

如图：
1.左图是NPN型三极管，当P1端给一个高电平，并在B与E电压差大于0.7v时，此时Vc > Vb > Ve，三极管导通，电流从c极流向e极
2.右图是PNP型三极管，当P2端给一个低电平，并在E与B电压差大于0.7v时，此时Vc < Vb < Ve，三极管导通，电流从e极流向c极
注：两种情况下，流过分压电阻R2和R4的电流方向是不一样的，都是高电位流向低电位，但都符合：Ie = Ic + IB

这两种情况下都需要计算R2和R4分压电阻值，当然还要考虑三极管的击穿电压等等因素，这个和电路具体设计有关，这里就不再推导其求法了。

5.总结

关于NPN和PNP型三极管的联系和区别总结如下：
联系：

• 电流流量：Ie = Ic + IB

区别：

• 导通时电压：NPN型三极管Vc > Vb > Ve，PNP型三极管Vc < Vb < Ve
• 导通时流向：NPN型三极管电流从c极流向e极，PNP型三极管电流从e极流向c极
• 导通条件：NPN型三极管基极b加高电压，PNP型三极管基极b加低电压