晶体管开关对于低直流开/关切换中的电子器件至关重要，其中晶体管 在截止或饱和状态下运行。一些电子设备（例如 LED）需要几毫安的电流才能启动，并且可以由逻辑门输出驱动。然而，高功率电子设备（例如螺线管、灯和电机）需要比逻辑门电源更多的电力。输入晶体管开关。
晶体管开关操作和操作区域
图 1 中的蓝色阴影区域代表饱和区域，而粉色阴影区域代表截止区域。
图 1.晶体管工作区域。图片由Simon Munyua Mugo提供
这些区域定义为：
饱和区。在该区域中，晶体管将被偏置以获得量的基极电流，以实现集电极处的电流和集电极-发射极处的电压降，从而使耗尽层尽可能小，因此通过晶体管的电流。这使得晶体管导通。图 2 显示了饱和区特性。
图 2.饱和区域特征。图片由Simon Munyua Mugo提供
截止区域。这里，输入基极电流和输出集电极电流为零，集电极电压处于值，导致大耗尽层，流过晶体管的电流为零。在这种情况下，晶体管被关闭。
截止区域特征如下所示：
图 3.截止区域特征。图片由Simon Munyua Mugo提供
晶体管的操作类似于单刀单掷固态开关，当在其基极施加零信号时，它保持关闭状态，在这种情况下，它充当开路开关，集电极电流为零。当我们向晶体管的基极施加正信号时，它会导通，在这种情况下，它充当闭合开关，电流流过它。
基本晶体管开关电路
图 4.基本 NPN 晶体管开关电路。图片由Simon Munyua Mugo提供
该电路与共发射极电路类似。不同之处在于，我们需要将晶体管完全打开（饱和）或完全关闭（截止）才能将其用作开关。
理想的晶体管开关在完全关闭时在发射极和集电极之间具有无限电阻，导致流过它的电流为 0，而在完全打开时在发射极和集电极之间具有 0 电阻，导致电流达到值。
实际上，当晶体管工作在截止状态（即完全关闭时）时，我们将有少量漏电流。另一方面，当在饱和区工作时，器件具有低电阻，导致流过我们称为饱和电压（V CE）的小电压。
为了使基极电流开始流动，基极端子必须比发射极更正。对于硅器件，基极必须具有至少 0.7 伏的偏置输入电压。改变基极-发射极电压 (V BE ) 会改变基极电流，进而改变流过给定晶体管的集电极电流。
如果我们达到集电极电流的流量，则晶体管饱和。输入电压和晶体管导通所需的电流由基极电阻决定
让我们假设
b=200，IC = 6mA，Ib = 25uA
找到当输入电压超过 3.0V 时晶体管完全通电所需的基极电阻 (R b ) 值
解决方案
Rb=(Vin?VBE)/IB
Rb=(3.0V?0.7)/25X10^?6
Rb=92kΩ
保证饱和晶体管开关的值为 82kΩ。
图 5.数字逻辑晶体管开关。图片由Simon Munyua Mugo提供
在上述电路中，需要 R b 来限制数字逻辑门的输出电流。
PNP晶体管开关
PNP晶体管的使用方式与NPN晶体管相同。不同之处在于，在 PNP 中，负载始终接地，并且 PNP 将用于将电源切换到负载。要打开 PNP 晶体管，我们必须将基极端子接地，如图 6 所示。
图 6. PNP 晶体管的开关电路。图片由Simon Munyua Mugo提供
用于计算集电极电流、基极电阻和电压的 PNP 晶体管方程与 NPN 计算中使用的方程相同。区别在于开关电流。对于 PNP，开关电流是源电流。对于 NPN 来说，它是灌电流。
达林顿晶体管开关
这涉及到使用多个开关晶体管，因为有时单个双极晶体管的直流增益太低而无法切换负载电压或电流。在该配置中，小型输入双极结型晶体管 (BJT) 晶体管参与开关较大电流保持输出 BJT 晶体管。
为了化信号增益，两个晶体管以达林顿配置连接，该配置包含两个互连的 NPN 或 PNP 双极晶体管，使得晶体管 1 的电流增益乘以晶体管 2 的电流增益，终得到一个具有以下特性的器件：就像施加较小基极电流时具有较高电流增益的单个晶体管一样。
该晶体管的总电流增益值是每个晶体管的单独值的乘积： βTOTAL=β1×β2
以下是可能的达林顿晶体管开关配置。
图 7. NPN 达林顿配置。图片由Simon Munyua Mugo提供
在 NPN 达林顿配置中，两个晶体管的集电极连接，而第二个晶体管的基极连接到个晶体管的发射极。从配置中，我们看到个晶体管的发射极电流变成了第二个晶体管的基极电流，将其打开。
使用晶体管开关的要点
在开关应用中使用晶体管时，请记住以下几点：
使用 BJT 时，它们必须完全开启或关闭
晶体管开关可用于控制灯、电机和继电器
全导通晶体管在饱和区工作，而全关断晶体管在截止区工作
晶体管作为开关工作时，采用了小基极电流控制大集电极负载电流的原理。
如果要控制大电流，就用达林顿管作为开关
