NPN型三极管，由三块半导体构成，其间两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中心，两块N型半导体在两边。三极管是电子电路中最重要的器材，它最首要的功用是电流 扩大和开关效果。
NPN型三极管的作业原理是什么？
首要就说说三极管，实际上只需你了解了三极管的特性对你运用单片机就随手许多了。咱们其实也都知道三极管具有扩大效果，但怎么去真实了解它却是你今后会不会运用大部分电子电路和IC的要害。
咱们一般所说的一般三极管是具有电流扩大效果的器材。其它的三极管也都是在这个原理基础上功用延伸。三极管的符号如下图左面，咱们就以NPN型三极管为例来说说它的作业原理。
它便是一个以b（基极）电流Ib来驱动流过CE的电流Ic的器材，它的作业原理很像一个可操控的阀门。
左面细管子里蓝色的小水流激动杠杆使大水管的阀门开大，就可答应较大赤色的水流经过这个阀门。当蓝色水流越大，也就使大管中赤色的水流更大。假定扩大倍数是100，那么当蓝色小水流为1千克/小时，那么就答应大管子流过100千克/小时的水。三极管的原理也跟这个相同，扩大倍数为100时，当Ib（基极电流）为1mA时，就答应100mA的电流经过Ice。
这个原理咱们或许也都知道，可是把它用在电路里的情况能了解，那单片机的运用就少了一大妨碍了。最常用的衔接如下图。
咱们来剖析一下这个电路，假定它的扩大倍数是100，基极电压咱们不计。基极电流便是10V÷10K＝1mA，集电极电流就应该是100mA。依据欧姆定律，这样Rc上的电压便是0.1A×50Ω＝5V。那么剩余的5V就吃在了三极管的C、E极上了。好！现在咱们假定让Rb为1K，那么基极电流便是10V÷1K＝10mA，这样依照扩大倍数100算，Ic便是不是就为1000mA也便是1A了呢？假定真的为1安，那么Rc上的电压为1A×50Ω＝50V。啊？50V！都超越电源电压了，三极管都成发电机了吗？其实不是这样的。见下图：
咱们仍是用水管内流水来比方电流，当这个操控电流为10mA时使主水管上的阀开大到能流过1A的电流，可是不是就能有1A的电流流过呢？不是的，因为上面还有个电阻，它就适当所以个固定开度的阀门，它串在这个主水管的上面，当下面那个可操控的阀开度到大于上面那个固定电阻的开度时，水流就不会再增大而是等于经过上面那个固定阀开度的水流了，因而，下面的三极管再开大开度也没有用了。因而咱们能够计算出那个固定电阻的最大电流10V÷50Ω＝0.2A也便是200mA。便是说在电路中三极管基极电流增大集电极的电流也增大，当基极电流Ib增大到2mA时，集电极电流就增大到了200mA。当基极电流再增大时，集电极电流已不会再增大，就在200mA不动了。此刻上面那个电阻也便是起限流效果了。下面咱们来了解单片机内的IO的情况：
在单片机内有P1－P3的24个IO口的电路都如上图那样。往常咱们用电子电路的意图是终究让方针器材作业，例如让发光二极管亮起来，让电机正常转起来，从根本上说便是让这些器材取得必定的电流让它做功。例如要让发光二极管亮一般就需求1mA以上的电流。可是，单片机是智能芯片，它能够经过检测各IO口的电压值来做出逻辑剖析和判别，并能输出高或低电压作为成果信号，因而能够看出，单片机的各IO口重视的是所发生的电压而不是流过R和三极管的电流。那么单片机内IO口的电压和电流的联系又是怎么样的呢？咱们仍是用水管流水的比如来阐明。
假定咱们让R的这个阀开的较大，让下面那个操控阀全关，这时如图1所示能够看出P点的压力便是水箱的压力。当咱们将下面的操控阀全开，如图2所示，则水将以很大的水流流过管线，而此刻P点的压力为0。这个原理和电子电路很类似。经过三极管的封闭或开大来使输出点P测得的逻辑量为1（电源电压）或0（0电位）。但这个进程有一个问题，便是当需求P点输出为0时，三极管将开得很大，流过的电流很大，单片机上有32个IO口，这样耗费的电能就许多。有没有办法改善呢？有！见下图：
见图3，假定咱们将上面那个阀门R关得很小，将下面的操控阀全关，这时P点的压力依旧会是水箱的压力，和上面图1是相同的。但当咱们将操控阀开大时，如图4，P点的压力尽管也相同为0，但这时经过的水流就大大减少了。这样咱们既能输出1或许0。但耗费的水却很少。单片机里的电路正是这样做的，它上面的电阻R大约为50K，最大电流是5V÷50K＝0.1mA。也便是说，当P输出1时，不耗费电流，当P输出0时耗费的电流为0.1mA。正因为它的上拉电阻R很大，因而关于初学者来说，要它直接驱动发光管或其它的负载就要有必定的办法技巧了。这儿我再和咱们一同剖析一下IO口外接负载时的各种情况。
咱们先来看看接TTL器材的情况，当P1.0接到74HC373的一个输入脚上时，因为TTL器材的输入阻抗很高，大约几百K到M欧姆级。这就适当于P1.0接了个500K（咱们假定为500K）的电阻到地。这样当三极管导通时，P1.0点为低电平，0.1mA的电流经Rc然后流过三极管一地，Ri上没有电流流过。而当三极管截止后，电流就由Rc流过再经过Ri流到地。因为电阻分压的效果，在Rc和Ri上各有部分电压，P1.0点的电压为Rc和Ri的分压。总电流＝5V÷（50K＋500K）＝0.009mA，则P1.0点的电压＝0.009mA×500K=4.5V。TTL规则输出2.4－5V为高电平；输出0.4－0为低电平。因而这样接是正确的。下面咱们再来看看用S51来驱动发光管的情况。
先来看看图7的情况，很显然，发光管的方向为上正下负，只要P1.0为高电位才干点亮发光管，要让S51的P1.0为高电位，就有必要使三极管截止。当三极管截止后，电流经Rc流到发光管再从发光管流到地。要让发光管导通有必要要在发光管两头有超越2.1V的门坎电压。因而流过发光管的电流＝（5V－2.1V）÷50K＝0.058mA的电流，你们说发光管能亮吗？
再来看图8。由图能够看出，要想让发光管导通P1.0就有必要为低电位。那P1.0口的三极管有必要得导通。当三极管一导通后，电流一路流过Rc到三极管再从三极管流到地。另一路在发光管上耗费掉2.1V的电压。然后一路几乎没有阻力地流过三极管，而IO口的三极管最大电流不能超越15mA，超了就会烧坏三极管，因而这个接法不正确。那么怎么才干让这两种接法都能够驱动发光管呢。见下图：
先看图9，在P1.0端和Vcc直接上个电阻Ri。当三极管导通时有两路电流都要从它的CE极流过，一路是内部R上的0.1mA电流，另一路便是Ri上的电流，为了不让三极管过流而烧坏咱们就要确认它的电阻值。Ri=5V÷15mA＝0.333K，就大约是330欧姆。这时流过三极管的电流就大约为15mA，此刻发光管是不亮的。当三极管截止后，这两路电流就都要从发光管流过了，这时流过发光管的电流是多少呢。S51的内部电阻上流过的电流为（5V－2.1V）÷50K＝0.06mA，很小咱们能够忽略不计了。流过Ri上的电流为（5V－2.1V）÷330Ω＝0.0087A，也便是8.7mA。现已能让发光管比较亮了。这样驱动是能够的，但发现没有，发光管不亮时所耗费的电流比发光管点亮时耗费的电流还要大。假定用许多个IO口去点亮许多发光管的话这样的电路就不经济了。好！这便是P1.0高电平直接驱动发光管的情况。
再来看图10，在和发光管串联一个电阻后接在Vcc和P1.0之间。当三极管导通时，也是两路电流都集合后从三极管的CE流过，内部电阻上的电流仍为0.1mA，发光管上的电流就要由电阻Ri和发光管共同来确保不让三极管的CE超越15mA，则电阻确实认为（5V－2.1V）÷15mA＝0.193K，大约是200欧姆。这样流过发光管的电流就约为15mA，发光管比较亮了。当三极管截止后，就阻断了这两路电流的通路，因而不耗费电流。这个电路是P1.0低电平直接驱动发光管的情况，能够看出这个电路当发光管被点亮时耗费15mA的电流，而平息时就不耗费电流，因而这个电路是最适合用的。S51直接驱动数码管一般也都是选用这个电路原理。
下面是数码管的原理图：
