三极管
在这一节中，你将认识电子电路中非常重要的一种元件 —— 三极管（Bipolar Junction Transistor，简称 BJT）。它被广泛用于放大信号、开关控制、振荡器等电路中。虽然它的结构看起来比二极管复杂一些，但掌握之后你会发现它功能强大，是电子设计的得力工具。
三极管的作用
三极管是能够起放大、振荡或开关等作用的元件。其最常见的用途有两个：
- 电流放大：用小电流控制大电流，比如麦克风信号的放大；
- 电子开关：用作单片机等控制电路的开关，比如控制继电器、电机、LED 灯等。
你可以简单地把它看作一个受控阀门，小水流控制大水流——这正是三极管的魅力。
三极管的结构与符号
三极管由三层半导体材料组成，有发射极 E（Emitter）、基极 B（Base）和集电极 C（Collector）三极，对应三根引脚。
- B（Base，基极）：控制端；
- C（Collector，集电极）：接电源正极或负载；
- E（Emitter，发射极）：接地或参考点。
常见的两种类型是：
| 类型 | 材料顺序 | 控制逻辑 |
|---|---|---|
| NPN | N-P-N | 正向偏置导通 |
| PNP | P-N-P | 负向偏置导通 |
符号中，箭头永远指向 电流流出方向（E），NPN 向外，PNP 向内。
工作原理（以 NPN 管为例）
你只要记住下面这句话：基极给电，集电极导通。
更具体一点来说：
- 当基极 B 相对于发射极 E 的电压大于 0.6V（硅管）时，B-E 结导通；
- 小电流流入基极后，会使 C-E 之间的主电流导通；
- 这个电流大约是基极电流的 100 倍左右（由电流放大倍数 β 决定）；
这个过程就实现了“用小电流控制大电流”。
主要类型
按结构分
- NPN 型：常用于负极控制；
- PNP 型：常用于正极控制。
按封装分
- 直插型：如 TO-92 封装（常用于实验和小电路）；
- 贴片型：如 SOT-23 封装；
- 大功率型：如 TO-220（用于电源控制、电机驱动）。
常见型号
| 型号 | 类型 | 用途 |
|---|---|---|
| 2N3904 | NPN | 通用低功耗用途 |
| 2N2222 | NPN | 电流稍大，常用于控制 |
| S8050 | NPN | 国产常见型号 |
| S8550 | PNP | 国产 PNP 型 |
| TIP31C | NPN | 大功率开关/驱动电机 |
| BC547 | NPN | 通用型 |
使用方法
放大模式（线性工作区）
在音频、电压信号处理等场景中，你可以让三极管作为放大器工作。核心思路是给基极一个小信号，它会被放大到集 电极输出。
电路中你需要：
- 给基极串一个限流电阻（RB）；
- 集电极接电源，串负载或电阻（RC）；
- 发射极接地。
开关模式（饱和与截止）
在控制 LED、继电器、电机等场合中，三极管常作为开关使用。
- 截止状态：基极电压过低，三极管不导通；
- 饱和状态：基极电压足够高，C-E 间导通，负载工作。
你可以用单片机 GPIO 输出一个高电平来驱动基极，实现数字控制。
注意事项
- 极性不能接错，否则会无法导通甚至烧毁；
- 基极限流电阻必不可少，否则容易损坏三极管；
- 不能直接驱动大电流设备，要选择合适电流容量的型号；
- 放大倍数 β 并非恒定不变，和温度、电流有关；
- 高频场景 推荐使用高速或专用射频三极管。
动手实验建议
你可以搭建一个三极管开关电路：用一个按钮控制基极，当按下按钮时，三极管导通，LED 点亮；松开按钮时，LED 熄灭。通过这个简单实验，你就能直观理解三极管的开关功能。
小结
这一节你学习了三极管的结构、工作原理、类型、常见型号以及在放大和开关中的具体应用。虽然三极管看起来比二极管复杂一些，但只要你掌握了“用小电流控制大电流”的核心思想，它将成为你电路设计中非常强大的帮手。
