NPN和PNP

 笔记来自STM32嵌入式开发公众号：PNP和NPN两种三极管使用方法。稍微改了点点。

用最短的时间去了解新玩意，岂不美哉。

P：positive，正极。        N：negative，负极。

PN结：将P型半导体和N型半导体制作在同一块半导体基片上，在交界面形成的空间电荷区。

PN结加正向电压时导通，加反向电压时截止。因此具有单向导电性。

PNP和NPN二级管的区别之一是PN结方向不一致。

PNP是共阴极，即两个PN结的N结相连作为基极，另两个P结分别做集电极和发射极。

PNP是共阳极，即两个PN结的P结相连作为基极，另两个N结分别做集电极和发射极。

传感器的PNP和NPN型开关信号是在传感器的输出电路中利用PNP和NPN型三极管饱和（导通）与截止（断开）两种工作状态实现的两类开关型传感器输出信号。

常开-NO（normal open）：改变开关状态的操作未发生时，开关处于断开状态。

常闭-NC（normal close）：改变开关状态的操作未发生时，开关处于导通状态。

PNP-NO：

在没有信号触发时，输出线悬空，即输出线和VCC线断开。

有信号触发时，输出线发出与VCC线相同的电压，即输出线和VCC线连接，输出高电平。

PNP-NC：

在没有信号触发时，输出线发出与VCC线相同的电压，即输出线和VCC线连接，输出高电平。

有信号触发时，输出线悬空，即VCC线和输出线断开。

NPN-NO：

在没有信号触发时，输出线悬空，即输出线和地线断开。

有信号触发时，输出线发出与地线相同的电压，即地线和输出线连接，输出低电平。

NPN-NC：

在没有信号触发时，输出线发出与地线相同的电压，即地线和输出线连接，输出低电平。

有信号触发时，输出线悬空，即输出线和地线断开。

NPN型三极管在用于开关状态时，一般都是发射极接地，集电极接高电平，基电极接控制信号。

PNP型三极管在用于开关状态时，一般都是发射极接高电平，集电极接地，基电极接控制信号。三极管导通时，电流从发射极流向集电极。

NPN表示平时为高电平输入，信号到来时信号为低电平输出。

PNP表示平时为低电平输入，信号到来时信号为高电平输出。

NPN能够输入高电平、输出低电平的原因是：NPN三极管能够用作反相器。当把基极作为输入极，集电极作为输出极，发射机接地时。如果输入端输入高电位，那么三极管就会导通，集电极相对于发射极的电位大约是0.2V，是一个低电平。

三极管主要功能是电流放大、开关和电源稳压功能。

NPN使用B-E电流（Ib）控制C-E电流（Ic）。正常放大时，E极电位最低，C极电位通常最高，即Vc>Vb>Ve。

PNP使用E-B电流（Ib）控制E-C电流（Ic）。正常放大时，E极电位最高，C极电位通常最低，即Vc

PNP管子：发射极电流=集电极电流+基极电流。

NPN管子：集电极电流=发射机电流+基极电流。

三极管有截止（断开）、放大、饱和（导通）三种工作状态。数字电路主要使用的是三极管的开关特性，只用到了截止（断开）与饱和（导通）两种状态。放大状态主要应用于模拟电路中。

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。

PNP型三极管，e 极电压只要高于 b 级 0.7V 以上，这个三极管 e 级和 c 级之间就可以顺利导通。

NPN型三极管，b 极电压只要高于 e 极 0.7V以上，这个三极管 e 级和 c 级之间就可以顺利导通。

案例：PNP三极管开关原理

基极通过一个 10K 的电阻接到了单片机的一个 IO口上，假定是 P1.0，发射极直接接到 5V 的电源上，集电极接了一个 LED 小灯，并且串联了一个 1K 的限流电阻最终接到了电源负极 GND 上。

如果 P1.0 由我们的程序给一个高电平 1，那么e到 b 不会产生一个 0.7V 的压降，这个时候，发射极和集电极也就不会导通，那么竖着看这个电路在三极管处是断开的，没有电流通过，LED2 小灯也就不会亮。

如果程序给 P1.0 一个低电平 0，这时 e 极还是 5V，于是 e 和 b 之间产生了压差，三极管 e 和 b 之间也就导通了，三极管 e 和 b 之间大概有 0.7V 的压降，那还有（5-0.7）V 的电压会在电阻 R47 上。这个时候，e 和 c 之间也会导通了，那么 LED 小灯本身有 2V 的压降，三极管本身 e 和 c 之间大概有 0.2V的压降，我们忽略不计。那么在 R41 上就会有大概 3V 的压降，可以计算出来，这条支路的电流大概是 3mA，可以成功点亮 LED。

三极管饱和状态：

我们要让这个三极管处于饱和状态，就是我们所谓的开关特性，必须要满足一个条件。三极管都有一个放大倍数β，要想处于饱和状态，b 极电流就必须大于 e 和 c 之间电流值除以β。这个β，对于常用的三极管大概可以认为是 100。

那么上边的 R47 的阻值我们必须要来计算一下了。刚才我们算过了，e 和 c 之间的电流是 3mA，那么 b 极电流最小就是 3mA 除以 100 等于30uA，大概有 4.3V 电压会落在基极电阻上，那么基极电阻最大值就是 4.3V/30uA = 143K。电阻值只要比这个值小就可以，当然也不能太小，太小会导致单片机的 IO 口电流过大烧坏三极管或者单片机。