数字电路中的三极管

单片机软件开发，离不开基本的硬件电路知识，而三极管在其中占据关键地位，不论是在数字电路，还是模拟电路，它的应用十分普遍。在模拟电路中，三极管的主要作用是放大信号，在数字电路中只要是利用其开关特性来控制、驱动其他器件。对于单片机软件开发者来说，主要是要熟悉三极管在数字电路中的应用。

三极管电路符号如图:

三极管分为NPN型和PNP型，它有3个极:基极(base)、集电极(collector)和发射极(emitter)，有3种工作状态，分别是饱和、截止和放大。大一的模电学过的，
a. 放大: 发射极正偏，集电极反偏
b. 饱和: 发射极正偏，集电极正偏
c. 截止: 发射极反偏，集电极反偏
所谓正偏/反偏即是在pn结加上正向/反向的电压。
在实际电路中，
a. 放大: 三极管的发射极加正向电压，集电极加反向电压导通后，Ib控制Ic，它们近似于线性关系: 在基极加上一个小信号，电流，将会引起集电极有大信号电流输出
b. 饱和: 当三极管的集电极电流Ic增大到一定程序时，再增大Ib，Ic也不会增大，三极管进入饱和工作状态，饱和时，Ic最大，集电极和发射极间的内阻最小，导致电压Uce只有0.1V~0.3V(一般取0.2V)，Uce小于be，发射极和集电极均处于正向电压。三极管无放大作用，集电极和发射极相当于短路。
c. 截止: Ube小于三极管的导通电压(硅管是0.7V)，集电极和发射极相当于开路，Uce近似等于电源电压。
在数字电路中主要研究饱和、截止，这两种状态可看作是“开”、“关”两种状态。开/关状态取决于b极和e极的电压其实就是三极管电路符号的箭头两端的电压)。以硅管为例，对于NPN型，只要b极电压大于e极电压0.7V，则三极管开，否则关；对于PNP型，e极电压大于b极电压0.7V就开，否则关。在单片机系统中，三极管的使用场景一般是将b极接到单片机的GPIO，在原理图中，相当于GPIO控制箭头的尾部:箭尾比箭头大0.7V三极管开，否则关闭。