三極管是一種電流驅動元器件（MOS管為電壓驅動），在電路中可以充當開關，放大電流等作用。

本文章參考了尚硅谷的視頻資料。

1. 什么是三極管？

三極管又被稱為晶體三極管（Bipolar Junction Transistor，BJT），三極管由3個半導體材料構成，是一種電流控制器件，可以通過小電流控制大電流（工作在放大區）。

如下圖所示，N型半導體和兩個N型半導體形成了兩個PN結，要想此三極管（N型三極管）導通，只需導通下方PN結，即讓電流從P流向N。在下方PN結通過電流增加的過程中，P型半導體內部的負電荷逐漸增加（P型半導體內的空穴吸引負電荷），則P型半導體和兩個N型半導體之間的導通性逐漸增強。此時在兩個N端接上更大電流，便可以通過下方的PN結控制電流通斷，即小電流控制大電流。

2. 三極管分類

2.1 N型三極管：

N型三極管是兩個N型半導體，中間參雜一個P型半導體組成，當基極B和發射極E之間有電流（大于導通電流）時可導通三極管。箭頭方向為電流方向，電流方向總是由P指向N。

N型三極管的電流方向是由集電極C指向發射極E。

2.2 P型三極管：

P型三極管由兩個P型半導體，中間參雜一個N型半導體組成。對于P型半導體發射極E發射的是空穴載流子。

當發射極E和基極B之間有電流（大于導通電流）時，三極管導通。電流由發射極E流向集電極C。

2.3 三極管區分：

3.? 三極管基本特性：

由上述三極管結構可知，三極管可以控制電路的通斷、放大電流信號。三極管有3種工作狀態，分布為截止狀態、放大狀態和飽和狀態。根據這三種工作狀態，三極管在電路中充當開關（模擬電路）、信號放大（模擬電路）等作用。

三極管的最大耐壓值是指集電極C和發射極E之間的最大耐壓值，當CE間電壓大于最大耐壓值時會損壞三極管。所以，在選擇三極管時需要根據電路選擇耐壓值合適的三極管。

3.1 三極管的開關作用：

在數字電路中，三極管可以充當開關。當BE間電流大于三極管導通電流時，CE被導通。此時電流從C流向E（N型三極管）。

在單片機電路中，MCU通過控制B極的輸入信號（高低電平），從而控制CE之間的導通狀態，實現“開關”功能。需要注意的是三極管由半導體組成，所以即使三極管完全導通（飽和狀態），也不能當作導線，因為存在導通壓降（克服內部電場電壓）。

基極B和發射極之間無電流時，三極管斷開：

當基極B和發射極E之間有導通電流時，三極管處于飽和狀態（完全導通，但是存在導通壓降）：

3.2 三極管信號放大作用：

三極管信號（電流）放大的原理是當基極B和發射極E之間電流越大（但是小于飽和電流）時，漏極D和發射極E之間通過的電流越大（本中描述的是N型半導體，P型半導體同理）。因此當多個三極管連接到一起時，可以增大放大效果，實現小電流控制大電流（當然一個三極管本身也具有放大作用）。

三極管對電流的放大作用為：

β是三極管的放大倍數。

如下圖，3.81mA電流驅動三極管可以讓LED點亮：

在多個三極管組成的放大電路中，只需43.3uA，便可以驅動LED，以小電流控制電流。

在上述兩個電路圖中，實際應用時會將LED放在Q2上方，防止BE間的小電流驅動LED。

4. 三極管的常見作用

如第3節所述，三極管常被當作開關、信號放大器使用。本小節介紹三極管的其他常見用法。

4.1 三極管的反向輸出功能：

三極管基極B電壓與集電極C之間的電平信號相反。當開關閉合時集電極信號為低電平（導通壓降，不是完全為0，但是通常導通壓降較小，小于外部電路的觸發電平信號時，可以認為時低電平），當開關斷開時，集電極C為高電平（電源電壓）。

若接了LED，則需接上下拉電阻，否則在開關開閉時會出現高電壓（二極管存在寄生電容，電容兩端相對電壓無法突變，所以在開關斷開瞬間會產生很大電壓，可能損壞電路）。

這里開關斷開時，示波器出現的毛刺可以通過減小集電極C處的電阻而降低。因為當集電極C處電阻小時，三極管分得的電壓就大，在開關斷開時（三極管存在寄生電容，會形成自舉電容，導致電壓升高），三極管處的電壓大便可以快速的讓內部殘余電子流出去（電壓大會將電子從N往P擠壓），從而減少三極管寄生電容和電感的影響。

從上圖中可以看出雖然減小集電極C上方電阻后，降低了開關斷開時的毛刺，但是電壓上升到電源電源的時間增加了。所以在實際應用時需要結合后級電路需要的響應時間、對瞬間毛刺電壓的承受能力，再去決定是否需要減小電阻值。

4.2 三極管上拉電阻和下拉電阻：

在數字電路中（三極管充當開關），三極管若不加上拉電阻或者下拉電阻，則B極可能收到外部環境影響產生微小電流而導通三極管（工頻干擾）。

對于NPN型三極管需要加下拉電阻，防止干擾。同時給三極管一個默認情況下的確定電平：

PNP型三極管接上拉電阻：

5. 三極管參數：

6. 總結：

三極管常在電路中實現開關和信號放大功能，利用三極管的特性可以設計出期望的電路，從而實現對后級元器件的控制、信號放大等。