在电子电路设计中，三极管是一种非常重要的电子元件，尤其是 PNP 与 NPN 两种类型的三极管，它们在单片机应用电路中主要发挥开关作用。下面将详细介绍这两种三极管的使用方法、工作原理以及相关的应用要点。

三极管的引脚与类型

三极管有三个引脚，横向左侧的引脚叫做基极（b），有一个箭头的是发射极（e），剩下的一个引脚就是集电极（c）。根据内部结构的不同，三极管分为 NPN 型和 PNP 型。

NPN 型三极管的使用方法

当 NPN 型三极管用于开关状态时，通常将发射极接地，集电极接高电平，基极接控制信号。NPN 型三极管的导通条件是基极（b）比发射极（e）电压高 0.7V，也就是箭头的始端比末端高 0.7V 时，三极管的发射极（e）和集电极（c）之间就可以导通。

PNP 型三极管的使用方法

PNP 型三极管在用于开关状态时，一般发射极接高电平，基极接控制信号。三极管导通时，电流从发射极流向集电极。PNP 型三极管的导通条件是发射极（e）电压比基极（b）高 0.7V 以上，同样是箭头的始端比末端高 0.7V 就可以导通三极管的发射极（e）和集电极（c）。

三极管的工作状态

三极管有截止、放大、饱和三种工作状态。在模拟电路中，主要应用三极管的放大状态，但其用法和计算方法较为复杂。而在数字电路中，主要使用三极管的开关特性，即只用到截止与饱和两种状态。

三极管的开关原理

以 PNP 三极管为例，假设基极通过一个 10K 的电阻接到单片机的一个 IO 口（如 P1.0），发射极直接接到 5V 的电源上，集电极接一个 LED 小灯，并串联一个 1K 的限流电阻终接到电源负极 GND 上。

• 高电平情况：如果程序给 P1.0 一个高电平 1，发射极（e）到基极（b）不会产生 0.7V 的压降，此时发射极和集电极不会导通，电路在三极管处断开，没有电流通过，LED 小灯不会亮。
• 低电平情况：如果程序给 P1.0 一个低电平 0，发射极（e）还是 5V，发射极（e）和基极（b）之间产生压差，三极管发射极（e）和基极（b）之间导通，且大概有 0.7V 的压降。此时发射极（e）和集电极（c）之间也会导通，LED 小灯本身有 2V 的压降，三极管本身发射极（e）和集电极（c）之间大概有 0.2V 的压降，可忽略不计。那么在限流电阻上就会有大概 3V 的压降，通过计算可知这条支路的电流大概是 3mA，能够成功点亮 LED 小灯。

三极管的饱和状态与电流控制

要让三极管处于饱和状态，即实现开关特性，必须满足一定条件。三极管都有一个放大倍数 β，对于常用的三极管，β 大概可以认为是 100。要使三极管处于饱和状态，基极（b）电流必须大于发射极（e）和集电极（c）之间电流值除以 β。

例如，在上述电路中，发射极（e）和集电极（c）之间的电流是 3mA，那么基极（b）电流就是 3mA 除以 100 等于 30uA。大概有 4.3V 电压会落在基极电阻上，那么基极电阻值就是 4.3V / 30uA = 143K。基极电阻值只要比这个值小就可以，但也不能太小，否则会导致单片机的 IO 口电流过大，烧坏三极管或者单片机。