一、三極管作開關應用場景

我們會經常看到電路方案中使用三極管作為開關來驅動某些負載，如LED燈，蜂鳴器，電機，或者是給電源芯片使能。一般結構如下圖：

上圖中觸發器端通常是來自控制器（如單片機）的高低電平控制信號，控制信號又分為TTL和CMOS，根據實際應用場景不同電平標準不同。但無論是哪種，控制器的引腳輸出電流小，負載能力弱。而所需要驅動的器件通常又多是需要相對大電流，用控制器引腳輸出的高電平是無法直接驅動的。因此就需要用到三級管這樣的開關器件來實現。

二、三極管作開關需要考慮的參數

三極管作為開關器件使用，即需保證其工作在截止區和飽和區之間。如不能充分飽和，則在三極管上所消耗的功率比較大且會發熱，這是我們不愿意看到的。三極管作開關主要注意下面幾個參數：

Ic（max）：集電極最大電流，即三極管集電極到發射極之間所能承受的最大電流值，負載電路電流超過這個值就有燒壞三極管的風險。

Vceo：集電極-發射極最大承受電壓，即施加在集電極和發射極之間的最大工作電壓值，如果負載端工作電壓值大于這個耐壓值，會燒壞三極管。

Vcbo：集電極-基極最大承受電壓，即在選用三極管時，集電極和基極之間的壓差也不能太大，應在最大耐壓范圍內。

Vebo：基極-發射極最大承受電壓，即選用三極管時基極與發射極最大承受電壓應大于基極的開關信號電壓。

ICEX：截止狀態Ic漏電流。

IBL：截止狀態Ib漏電流。

hEF：電流增益，通常三極管在充分飽和狀態下Ic并不等于hEF乘以Ib，可用此參數判斷三極管是否處在飽和狀態。

Vce（sat）：飽和狀態下Vce最大值，飽和越充分，通常Vce會越低，相對的三極管的功耗和發熱也會更低。

Vbe（sat）：飽和狀態下Vbe導通電壓的最大值，在初步選用計算時，會以硅管0.7V鍺管0.3V來估算。

PD：最大功率損耗，三極管的能承受的最大功率損耗，計算公式是Uce X Ic，因Ib相對于Ic可以忽略不計，則基極-發射極的功耗也可以忽略不計，只以集電極-發射極之間的損耗為三極管的損耗。

RθJA：熱阻，通過此參數計算管子結溫是否會超過結溫臨界。

三、開關三極管選型原則

1.負載端工作電壓

2.ic

3.功耗

4.Ub

5.工作最大結溫<規格最大結溫，工作最大結溫=工作最大環境溫度+最大溫升，通常結溫設計會做40℃降額設計，也就是 工作最大結溫<規格最大結溫-40℃。

四、開關三極管飽和狀態計算過程

我們都知道三極管在放大狀態Ic=β·Ib，但開關飽和狀態下并不是這樣的線性關系，如果先計算Ib再使用公式計算Ic是不合理的。

正確三極管的選擇方法是從負載端往回計算。

在初步選定三極管之后打開其規格書，找到最關鍵的曲線：

有了上面這個曲線，一切就好辦了。

1.確定工作電流Ic大小。根據負載來計算，假如所設計的負載正常工作電流為20mA，那么就能確定三極管打開時流經三極管的ic為20mA。

2.通過曲線確定Ib大小。回看上面的曲線會發現，若要保證Ic能達到20mA，Ib至少要大于0.06mA，否則三極管就是處于放大區，Ic與Ib呈線性比例關系，Ib小于0.06mA則Ic就會小于20mA。我們想要三極管深度飽和，這樣Vce會盡可能小，管子上的損耗也會小，因此Ib要盡可能大，但Ib過大又會增加基極前端的功耗。曲線所示，Ib大到一定程度之后Vce的變化幅度幾乎很小。所以Ib選擇0.5mA左右就能充分達到飽和狀態。

3.確定Vce大小。經過上一步確定Ib的過程后，就能對應曲線中Vce的大小，約為0.15V。

4.確定Vbe大小。這個時候需要找到另一個曲線圖：Ic-Vbe曲線，就可以通過Ic確定Vbe大小，如下圖，Vbe約為0.72V。

5.確定了上面4個主要參數，就能對電路進行搭建了。包括基極電阻選擇合適的大小來實現Ib的配置。負載端應該配多少阻值的電阻使器件正常工作。

五、三級管開關電路基極下拉電阻的作用

（圖片摘自https://blog.csdn.net/qq_42992084/article/details/99172543）

有了前面的設計，一個三極管開關電路的基本功能就能實現了。但是通常情況下為了保證開關設計的可靠性，會在基極增加一個下拉電阻，如上圖R2。下拉電阻的主要作用：

1.在控制器沒有控制指令的時候給基極確定狀態，即下拉狀態，防止其他信號的擾動誤觸。

2.提高關斷速度，實際的三極管各極之間都會有極間電容存在，開啟時電容充電，關斷時電容放電，有下拉電阻可以給電容放電一個路徑，以免延緩關斷時間。

3.提高開關信號門檻電壓。沒有下拉電阻時Vin大于0.7V就可以導通，有下拉電阻時會提高Vin導通值，也是一種防外界干擾的措施。