三極管除了可以當做交流信号放大器之外，也可以做為開關之用。嚴格說起來，三極管與一般的機械接點式開關在動作上并不完全相同，但是它卻具有一些機械式開關所沒有的特點。圖1所示，即為三極管電子開關的基本電路圖。由圖可知，負載電阻被直接跨接于三極管的集電極與電源之間，而位居三極管主電流的回路上。

圖一 基本的三極管開關

輸入電壓Vin則控制三極管開關的開啟（open） 與閉合（closed） 動作，當三極管呈開啟狀态時，負載電流便被阻斷，反之，當三極管呈閉合狀态時，電流便可以流通。詳細的說，當Vin為低電壓時，由于基極沒有電流，因此集電極亦無電流，緻使連接于集電極端的負載亦沒有電流，而相當于開關的開啟，此時三極管乃勝作于截止（cut off）區。

同理，當Vin為高電壓時，由于有基極電流流動，因此使集電極流過更大的放大電流，因此負載回路便被導通，而相當于開關的閉合，此時三極管乃勝作于飽和區（saturatiON）。

1 三極管開關電路的分析設計

由于對矽三極管而言，其基射極接面之正向偏壓值約為0.6伏特，因此欲使三極管截止，Vin必須低于0.6伏特，以使三極管的基極電流為零。通常在設計時，為了可以更确定三極管必處于截止狀态起見，往往使Vin值低于 0.3伏特。（838電子資源）當然輸入電壓愈接近零伏特便愈能保證三極管開關必處于截止狀态。欲将電流傳送到負載上，則三極管的集電極與射極必須短路，就像機械開關的閉合動作一樣。欲如此就必須使 Vin達到夠高的準位，以驅動三極管使其進入飽和工作區工作，三極管呈飽和狀态時，集電極電流相當大，幾乎使得整個電源電壓Vcc均跨在負載電阻上，如此則VcE便接近于0，而使三極管的集電極和射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據奧姆定律三極管呈飽和時，其集電極電流應該為：

因此，基級電流最少應為

上式表出了IC和IB之間的基本關系，式中的β值代表三極管的直流電流增益，對某些三極管而言，其交流β值和直流β值之間，有着甚大的差異。欲使開關閉合，則其Vin值必須夠高，以送出超過或等于（式1） 式所要求的最低基極電流值。由于基極回路隻是一個電阻和基射極接面的串聯電路，故Vin可由下式來求解：

一旦基極電壓超過或等于上式所求得的數值，三極管便導通，使全部的供應電壓均跨在負載電阻上，而完成了開關的閉合動作。

我們常把基極與射極之間當做完全短路的。但事實并非如此，沒用什麼三極管可完全短路而使VCE=0，盡管VCE（飽和）的電壓很小，本身微不足道，但你把幾個三極管串連進行工作時，其壓降就非常可觀了，但并聯方式工作卻是完美适用的。

2.測試

三極管開關不像機械式開關可以光憑肉眼就判斷出它目前的啟閉狀态，因此必須利用電表來加以測試。在标準三極管開關電路中，當開關導通時，VEC的讀值應該為0，反之當開關切斷時，VCE應對于VCC。

三極管開關在切斷的狀況下，由于負載上沒有電流流過，因此也沒有壓降，所以全部的供應電壓均跨降在開關的兩端，因此其VCE值應等于VCC，這和機械式開關是完全相同的。如果開關本身應導通而未導通，那就得測試Vin的大小了。欲保證三極管導通，其基極的Vin電壓值就必須夠高，如果Vin值過低，則問題就出自信号源而非三極管本身了。假使在Vin的準位夠高，驅動三極管導通絕無問題時，而負載卻仍未導通，那就要測試電源電壓是否正常了。

在導通的狀态下，矽三極管的VBE值約為0.6伏特，假使Vin值夠高，而VBE值卻高于和低于0.6伏特，例如VBE為1.5伏特或0.2伏特，這表示基射極接面可能已經損壞，必須将三極管換掉。當然這一準則也未必百分之百正确，許多大電流額定的功率三極管，其VBE值經常是超過1伏特的，因此即使 VBE的讀值達到1.5伏特，也未必就能肯定三極管的接面損壞，這時候最好先查閱三極管規格表後再下斷言。

一旦VBE正常且有基極電流流動時，便必須測試VCE值，假使VCE趨近于VCC，就表示三極管的集基接面損壞，必須換掉三極管。假使VCE趨近于零伏特，而負載仍未導通，這可能是負載本身有開路現象發生，因此必須檢換負載。

當Vin降為低電壓準位，三極管理應截止而切斷負載，如果負載仍舊未被切斷，那可能是三極管的集基極和集射極短路，必須加以置換。

3.改進電路

（1）

圖左，在基射極間串接上一隻二極管，因此使得可令基極電流導通的輸入電壓值提升了0.6伏特，如此即使Vin值由于信号源的誤動作而接近0.6伏特時，亦不緻使三極管導通，因此開關仍可處于截止狀态。圖6右加上了一隻輔助-截止(hold-off)電阻R2，适當的R1，R2及Vin值設計，可于臨界輸入電壓時确保開關截止。由圖6(b)可知在基射極接面未導通前(IB0)，R1和R2形成一個串聯分壓電路，因此R1必跨過固定(随Vin而變) 的分電壓，所以基極電壓必低于Vin值，因此即使Vin接近于臨界值(Vin=0.6伏特) ，基極電壓仍将受連接于負電源的輔助-截止電阻所拉下，使低于0.6伏特。由于R1，R2及VBB值的刻意設計，隻要Vin在高值的範圍内，基極仍将有足夠的電壓值可使三極管導通，不緻受到輔助-截止電阻的影響。

（2）

在要求快速切換動作的應用中，必須加快三極管開關的切換速度。圖7為一種常見的方式，此方法隻須在RB電阻上并聯一隻加速電容器，如此當Vin由零電壓往上升并開始送電流至基極時，電容器由于無法瞬間充電，故形同短路，然而此時卻有瞬間的大電流由電容器流向基極，因此也就加快了開關導通的速度。稍後，待充電完畢後，電容就形同開路，而不影響三極管的正常工作。

（3）

有時候三極管開關的負載并非直接加在集電極與電源之間，而是接成上圖的方式。

（4）

假使圖3三極管開關加上了電容性負載(假定其與RLD并聯) ，那麼在三極管截止後，由于負載電壓必須經由RC電阻對電容慢慢充電而建立，因此電容量或電阻值愈大，時間常數(RC) 便愈大，而使得負載電壓之上升速率愈慢，在某些應用中，這種現象是不容許的，因此必須采用上圖的改良電路。

（5）

有時信号源(如正反器)輸出電路之電流容量太小，不足以驅動晶體管開關，此時為避免信号源不勝負荷而産生誤動作，便須采用圖上圖所示的改良電路。

來源：網絡

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