在电子电路设计中，三极管是一种常用的电子元件，其应用广泛，其中用作开关是较为常见的用法之一。当三极管用作开关时，它会在饱和区和截止区之间进行切换。下面我们先详细介绍一下三极管用作开关的基本工作原理。

三极管开关工作原理

• 开关导通：为了使三极管进入饱和区，基极需要有足够大的电流 IB，从而让集电极电流 IC 达到其值。在饱和区，集电极 - 发射极电压 VCE 很小（典型值在 0.1V 到 0.3V 之间），这表明三极管完全导通。此时，三极管的状态类似于一个闭合的开关，允许电流从集电极流向发射极。为确保三极管完全饱和，在设计时通常会使基极电流 IB 稍大于理论值，使得 IC>β?IB。
• 开关关断：要让三极管进入截止区，基极电流 IB 需要为零或非常小。在截止区，基极 - 发射极电压 VBE<0.7V（对于硅三极管），集电极电流 IC 近似为零。此时，三极管的状态类似于一个断开的开关，阻止电流从集电极流向发射极。

在实际电路中，当三极管用作开关去驱动一些负载，例如继电器时，我们常常会发现三极管的基极和发射极会并联一个电容。那么，为什么需要并联这个电容呢？这就需要我们了解一下三极管的高频等效模型。

三极管高频等效模型与并联电容的原因

三极管的高频等效模型主要包含基极 - 集电极寄生电容 Cbc、基极 - 发射极寄生电容 Cbe 和集电极 - 发射极寄生电容 Cce，这和 MOSFET 的等效模型有相似之处。如果对 MOSFET 的等效模型有所研究，那么理解三极管的高频等效模型就会相对容易。

图 1 三极管高频等效模型
电容具有 “通高频，阻低频” 的特性。当电源 VCC 端存在高频干扰时，干扰信号会通过如下路径：VCC→Rc→Cbc→Cbe→Re→GND。这样一来，高频干扰信号就会在三极管基极与地之间形成一个分压。当这个分压大于三极管的开启电压 0.7V（对于硅三极管）时，三极管就会发生误导通。如果产品进行 EMC 试验，且三极管驱动的是继电器，此时继电器就会误吸合，这显然是不能被接受的。

图 2 高频干扰信号路径

电容容值的计算

下面我们通过一个具体的例子来计算需要并联的电容 C 的容值。假设基于如下电路进行分析，当三极管处于关断状态时，假定 R1 电阻左边开路，三极管集电极出现的尖峰电压为 40V，且 Cbc=100pF。

图 3 用于计算电容容值的电路
根据分压原理，要避免三极管误导通，需要满足 Cbc?40V/(Cbc+C)<Vbe_on，其中 Vbe_on 表示三极管的开启电压。由此可推导出 C>Cbc?40V/Vbe_on?Cbc。将 Cbc=100pF，Vbe_on=0.7V 代入计算可得：C>100?40/0.7V?100pF≈5614pF。
因此，为了避免三极管误导通，我们可以选择一个相近的容值 6.2nF 的电容并联到三极管的基极 - 发射极。总结来说，思路就是让基极 - 发射极电容 C 和基极 - 集电极寄生电容 Cbc 分压小于基极 - 发射极导通电压，从而避免三极管误导通。