在嵌入式軟件開發(fā)中，經(jīng)常需要根據(jù)硬件原理圖去進(jìn)行GPIO口配置；如果你硬件知識一點都不懂，那么在開發(fā)中遇到問題，你就很難初步判定是硬件的問題，還是軟件配置的問題。不一定需要掌握電路設(shè)計、會畫PCB圖，最起碼能看懂基本的硬件原理圖就行。

Part1二極管

1.1 基本概述

二極管，是一種具有兩個電極的半導(dǎo)體器件，大多是使用硅或鍺作為半導(dǎo)體材料，它最主要的功能特性就是 只允許電流由單一方向通過 （稱為正向偏壓），反向的時候阻斷 （稱為反向偏壓）。

加正向電壓時，硅二極管達(dá)到0.7V時導(dǎo)通，鍺二極管達(dá)到0.3V時導(dǎo)通。

1.2 工作原理

晶體二極管是一個由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體形成的p-n結(jié)，在其界面處兩側(cè)形成空間電荷層，并建有自建電場，P區(qū)是陽區(qū)，N區(qū)是陰區(qū)。

當(dāng)不存在外加電壓時，由于p-n 結(jié)兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。

當(dāng)外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。

當(dāng)外界有反向電壓偏置時，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。

當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時，p-n結(jié)空間電荷層中的電場強度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。

1.3 電路應(yīng)用

1.3.1 整流作用

整流二極管主要用于整流電路，即把交流電變換成脈動的直流電。

1.3.2 通斷開關(guān)

利用它的單向?qū)щ娦裕诱螂妷簩?dǎo)通，反向截止。

1.3.3 穩(wěn)壓作用

利用二極管的反向擊穿特性制成的，在電路中其兩端的電壓保持基本不變，起到穩(wěn)定電壓的作用。

1.3.4 其它

還有檢波、續(xù)流等其它作用。

Part2 三極管

2.1 基本概述

三極管，是一種控制電流的半導(dǎo)體器件，其作用是 把微弱信號放大成幅度值較大的電信號 ， 也用作 無觸點開關(guān) 。作為軟件開發(fā)，我們一般只需要懂得如何控制三極管的通斷即可。

三極管是在一塊半導(dǎo)體基片上制作兩個相距很近的PN結(jié)，兩個PN結(jié)把整塊半導(dǎo)體分成三部分，中間部分是 基區(qū)(B) ，兩側(cè)部分是 發(fā)射區(qū)(E)和集電區(qū)(C) ，又分為PNP、NPN型三極管（從電路圖上來直觀區(qū)別就是，箭頭向外的是NPN，箭頭指向里面（基極）的是PNP）。

2.2 基本工作狀態(tài)

把它們想象成兩個PN結(jié)組成比較好理解：

2.2.1 放大狀態(tài)

發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏：

NPN管：發(fā)射結(jié)正偏，即b -> e，所以Ub>Ue；

集電結(jié)反偏，即c -> b，所以Uc>Ub；

Uc > Ub > Ue；

PNP管：同理，Ue > Ub > Uc。

2.2.2 飽和狀態(tài)

發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)正偏：

NPN：Ub > Ue , Ub > Uc；

PNP：Ue > Ub , Uc > Ub；

在飽和狀態(tài)，c極、e極之間相當(dāng)于短路（可看成開關(guān)閉合導(dǎo)通狀態(tài)）。

2.2.3 截止?fàn)顟B(tài)

發(fā)射結(jié)反偏、集電結(jié)反偏：

此時c極、e極之間相當(dāng)于開路（可看成開關(guān)斷開狀態(tài)）。

2.3 電路應(yīng)用

2.3.1 NPN應(yīng)用

R9作為下拉電阻；作用有二：一是保證b、e極間電容加速放電，加快三極管截止，二是為了給b極一個確定信號；

當(dāng)S4開關(guān)閉合時，流過R8的電壓大概為0.7V，e端接地（0V），NPN三極管處于飽和狀態(tài)，e-c導(dǎo)通。

2.3.2 PNP應(yīng)用

R6作為上拉電阻，S3開關(guān)未按下時，b極處于高電平，三極管不導(dǎo)通，開關(guān)按下后b極接地導(dǎo)通。

Part3MOS管

3.1 基本概念

MOS管，是 場效應(yīng)管 ，是金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)管，屬于絕緣柵型。

有三個極性引腳，分別為 S（源極）、G（柵極）和D（漏極） 。有兩條線的就是S極，G極在單獨一側(cè)，剩下的就是D極了。它又可以分為P溝道MOS管和N溝道MOS管。

3.2 溝道判斷

3.2.1 N溝道

箭頭指向G極的就是N溝道MOS管，作為開關(guān)時，D極作為輸入端（接電源），S極輸出端（接地）；

通常會連接一個二極管，二極管的方向跟N溝道箭頭方向一致（由S極指向D極），如果是反過來接，二極管相當(dāng)于短路，D極直接短路到S極，使MOS管失去了作用。

可以簡單的認(rèn)為，Ug > Us時導(dǎo)通，Ug = Us = 0V時截止。

3.2.2 P溝道

箭頭背向G極的就是P溝道MOS管，作為開關(guān)時，S極作為輸入端，D極輸出端；二極管的方向跟P溝道箭頭方向一致（由D極指向S極）。可以簡單的認(rèn)為，Ug < Us時導(dǎo)通，Ug = Us = 0v時截止。

3.3 功能總結(jié)

MOS管（N/P溝道）用作開關(guān)時，連接的二極管陰極接輸入端，陽極接輸出端；

MOS管（N/P溝道）用作隔離（使用MOS管防止電流反向流）時，連接的二極管陽極接輸入端。

Part4三者區(qū)別

二極管和三極管是電流控制元件，通過控制基極電流才能達(dá)到控制集電極電流或發(fā)射極電流；

MOS管是電壓控制元件，它的輸出電流決定于輸入端電壓的大小，基本上不需要信號源提供電流，MOS管更節(jié)能；

MOS管導(dǎo)通時壓降小（相當(dāng)于0V），二極管的導(dǎo)通壓降在0.7-1.5V左右。