来源 | 巧学数电模电单片机
晶体管是一个简单的组件，可以用来构建许多有趣的电路。在本文中，我将带您了解晶体管是如何工作的，以便您可以在以下电路设计中使用它们。
一旦了解了晶体管的基本知识，其实挺容易的。我们将重点讨论两种最常见的晶体管:BJT和MOSFET。
晶体管的工作原理就像一个电子开关，它可以打开和关闭电流。一个简单的想法是把晶体管看作是一个没有任何动作部件的开关，它类似于继电器，因为你可以用它来打开或关闭一些东西。当然，晶体管也可以部分打开，这对放大器的设计非常有用。
让我们从经典开始NPN晶体管开始。
下图为双极结晶管(BJT)，三个引脚：
基极(B)
集电极(C)
发射极(E)
如果你打开它，电流可以通过它从集电极到发射极。当它关闭时，没有电流流过。
晶体管在以下示例电路中关闭。这意味着没有电流可以通过，因此发光二极管也被关闭。
打开晶体管，基极和发射极之间的电压约为0.7V。
假如你有0.7V您可以将电池连接到基极和发射极之间，晶体管将打开。
很简单！晶体管基极到发射极部分的工作原理是二极管。二极管有一个正电压，它将从可用电压中捕获这部分电压。如果您在串联中添加电阻，其余电压将在电阻上分离。
因此，添加电阻器会自动获得0.7V左右。这和你通过LED同样的原理是限制电流，确保它不会爆炸。
如果添加了按键开关，晶体管可以通过按键开关进行控制LED：
要选择元器件的值，还需要了解晶体管的工作原理：当电流从基极流向发射极时，晶体管打开，使更大的电流可以从集电极流向发射极。
这两种电流的大小是相关的，称为晶体管的增益。
对于一般用途的晶体管，如BC547或2N3904，可能在100左右。
这意味着如果你有0，.1mA从集电极到发射极，你可以有10毫安(100倍以上)。
如果电池是9V，晶体管的基极到发射极达到0.7V，电阻器上还有8个.3V。
你可以用欧姆定律找到电阻值：
所以你需要83 kΩ电阻。不一定是这个标准值，82 kΩ也可以，够了。
R可限制电流LED当没有晶体管时，可以选择连接LED和电阻直接到9V电池中使用的电阻值。例如，1kΩ应能满足正常工作。
NPN晶体管是最常见的双极晶体管(BJT)。但还有一个叫做PNP晶体管的工作方式与其相同，但所有电流都在相反的方向。
在选择晶体管时，最重要的是记住晶体管能承受多少电流。这被称为集电极电流(iC).
MOSFET晶体管是另一种常见的晶体管。
还有三个引脚：
GateG)
Source(S)
Drain(D)
MOSFET符号(N通道)
对于BJT从一个基极到另一个发射极，晶体管的电流决定了从集电极到发射极的电流。
对于MOSFET晶体管，电压栅极和源极之间的电流决定了有多少电流能从漏极流向另一个源极。
以下是打开MOSFET电路示例。
如果要打开MOSFET晶体管在栅极和源极之间的电压高于晶体管的阈值电压。BS170有一个栅源阈值电压2.1V。(Datasheet中有注明)
MOSFET阈值电压实际上是它关闭的电压。因此，要正确打开晶体管，你需要稍微高一点的电压。
电压取决于你想通过多少电流(在datasheet中会有注明)。如果你比阈值高出几伏，那通常对低电流的东西来说就足够了，比如打开一个LED。
请注意，即使你使用足够高的电压，也可以使1A通过电流并不意味着你会得到1A。这意味着你想要1A实际电流由实际电路连接特性决定。
因此，只要你确保你不超过最大栅极源电压限制，你就可以达到你想要的电流大小(BS170是20V)。
在上面的例子中，当你按下按钮时，门连接到9V，这打开了晶体管。
R1值不重要，但10左右kΩ应能正常工作，其目的是关闭MOSFET。
R2用来设置LED亮度。对大多数LED来说，1kΩ工作应该很好。
Q几乎什么都可以N沟道MOSFET，例如BS170。
关于MOSFET一个重要的特点是，它的功能有点像电容器。也就是说，当你在栅极和源极之间施加电压时，这个电压会一直保持到放电。
如果上述例子中没有电阻(R1)晶体管不会关闭。R1，栅极源极电容就有了放电的闭环回路，从而使晶体管再次关闭。
使用上述示例N通道MOSFET和P通道MOSFET工作方式是一样的，只有电流朝相反的方向流动，网极到电源电压必须是负值才能打开。
千种不同MOSFET可供选择。但如果您想建立上述示例电路并提出具体建议，BS 170和IRF 510是两种常用的。
这个栅-源阈值电压。你需要更高的电压才能打开晶体管。
这个连续漏电流。这是流经晶体管的最大电流。
还有其他重要的参数也需要记住，不过这取决于你在做什么。但这不在本文的范围之内。记住以上两个参数，您就有了一个很好的开始。
如果你想控制一个MOSFET，例如，单片机、Arduino或Raspberry PI，还有一件事你需要记住：当你打开晶体管时，流进栅极的电流。
如前所述，MOSFET的栅到源充当电容器，这意味着一旦充电，就不会有更多的电流流过。因此，当MOSFET打开时，没有电流流过栅极。
但是当MOSFET刚被打开时有一个电流，就像你给电容器充电时一样。在极短时间内，可能会有大量的电流流动。
为了保护单片机不受过多电流的影响，需要添加一个MOSFET栅极电阻:
对于这一点，通常1000Ω是一个很好的值。使用欧姆定律结合你的具体情况。
一个常见的问题是，
晶体管的优点是你可以用较小的电流或电压来控制更大的电流和电压。
这是超级有用的，如果你想要控制的东西，如电机，大功率LED，扬声器，继电器，和更多来自一个覆盆子PI/Arduino/微控制器。从这些板卡输出引脚通常只能提供几毫安在5V。因此，如果你想控制你的110 V室外露台灯，你不能直接从引脚供电。
相反，你可以通过继电器。但是，即使是继电器通常需要更多的电流比引脚所能提供的。所以你需要一个晶体管来控制继电器：
将电阻器的左侧连接到输出引脚(从Arduino开始)以控制继电器。
但是晶体管对于更简单的传感器电路也很有用，比如这个光传感器电路，触摸传感器电路，或H桥电路。
我们几乎在所有电路中都使用晶体管。它确实是电子学中最重要的部件。
晶体管也是使放大器工作的原因。它不只是两个状态(开/关)，它也可以在“完全打开”和“完全关闭”之间的任何位置。
这意味着一个几乎没有能量的小信号可以控制晶体管，在晶体管的集电极发射极(或漏源)部分产生更强的信号。因此，晶体管可以放大小信号。
下面是一个简单的放大器用来驱动扬声器。输入电压越高，从基极到发射极的电流越高，通过扬声器的电流越高。
不同的输入电压使扬声器中的电流发生变化，从而产生声音的高低。
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