三极管是如何实现开关功能的？
∯↸三极管是如何实现开关功能的？
三极管除了可以当做交流信号放大器之外，也可以作为开关使用。当然了，三极管做开关时，与一般的机械开关在动作原理上不同，三极管做开关具有机械开关所没有的特点。
三极管开关电路在现在电子设计中非常常见，其主要原理是利用三极管工作在饱和状态和截止状态时三极管本身处于导通和断开状态。
三极管开关电路安驱动能力可分为小信号开关电路和功率开关电路；按照三极管的连接方式可分为发射极接地（NPN晶体管发射极接电源）和射极跟随开关电路。
一、发射极接地开关电路
下图分别画出了NPN和PNP型三极管基本开关原理图。该电路的工作原理很容易可以看出来，对于NPN型三极管来说，当IN为低电平时，三极管处于截止状态，OUT被拉至高电平，当IN为高电平时，三极管导通并处于饱和状态，OUT被拉到低电平。
这个电路存在一个缺陷：由于三极管基极电荷存储积累效应，导致三极管从导通到断开有一个过渡过程，即三极管不能够立即从导通状态进入断开状态，而是会有一个延迟时间。因此这种开关电路存在关断时间，不适合在工作于中高频开关状态。
二、实用的NPN型和PNP型三极管开关电路
下图是实用的NPN型和PNP型三极管开关电路，我们可以看出，这个电路实在基本开关电路基础上增加了一个电容，这个电容一般称为加速电容，具体原理是：当输入电流IN突然发生跳变（从零到导通），电容瞬间短路，这样电流就绕过电阻直接加到三极管的基极，这样就加快了三极管的导通时间，同样的，当输入电流突然没有（从有电流变为零），电容同样瞬间短路，为基极电荷的泄放提供一条低阻通道，这就加快了三极管的关断。
三、利用肖特基二极管的钳位功能实现的开关电路
见下图，三极管导通后大部分的基极电流从二极管通过三极管到地，这样流到三极管基极的电流就很小，累积电荷也就很少，因此三极管关断时需要泄放的电荷少了，关断时间就会很快。
四、三极管开关与机械开关的比较
（1）三极管开关没有机械触点，因此不必考虑触点的磨损，可以使用无限多次，一般的机械式开关，由于接点磨损，顶多只能使用数百万次左右，而且其接点易受污损而影响工作，因此无法在脏乱的环境下运作。（2）三极管开关的动作速度比机械开关的速度快，一般机械开关的导通和断开时间是以毫秒 (ms)来计算的，三极管开关则以微秒(μs)为单位。（3）三极管开关没有抖动现象。一般的机械式开关在导通的瞬间会有快速的连续启闭动作，然后才能逐渐达到稳定状态。
（4）利用三极管开关来驱动电感性负载时，在开关开启的瞬间，不致有火花产生。反之，当机械式开关开启时，由于瞬间切断了电感性负载样 上的电流，因此电感之瞬间感应电压，将在接点上引起弧光，这种电弧非但会侵蚀接点的表面，亦可能造成干扰或危害。
✫⇜三极管是如何实现开关功能的？
朋友们好，我是电子及工控技术，我来回答这个问题。三极管可谓是我们人类的一个杰出的发明，它的出现促使我们进入了电子信息时代，没有三极管的出现，我们的电脑、手机、电视机可能还会停留在科幻当中，由此可见由三极管以及三极管衍生的各种晶体管比如晶闸管（可控硅）、电力晶体管IGBT、场效应管MOSFET等等，这些都促进了电子及工控领域的快速发展。三极管的“诞生”之初就显示出了它强大的生命力，那么它有何“能耐“去把控着各种电器的功能呢？今天我与朋友们分享一下三极管所具有的各种”绝技“。领略一下它的风采吧。
三极管的”绝技“之一
我们知道三极管在模拟电路、数字电路、以及芯片集成电路等都能遇见到它。三极管在这些电路中主要是运用了它不同的工作特性。三极管所具有这些不同的工作特性就是它的”绝技“，我们先说它的第一个”绝技“就是题目要问的”开关“功能特性，作为开关我们从小时候就见过，比如家里所用的开关，按下它灯亮，表明线路导通了形成回路了，再按一下灯灭，表明线路断了构成了断路，灯在”亮“和”灭“之间的转换，就是通过开关来实现的。那么三极管也有这个”绝技“，能控制电路的”通“与”断“，要使三极管”通“和”断“是需要条件的，我们家里的开关是通过用手去按压开关来实现的，而三极管的”通“和”断“就无法用手按压了，我们必须通过一定电压去控制三极管的基极才行，这就有必要说出三极管有三个工作阶段了，给三极管加上不同的电压他就会在不同的阶段工作。要想使三极管工作在”开“和”关“的状态，就必须使三极管工作在”饱和“工作阶段和”截止“工作阶段。那么怎样才能使三极管处在”饱和“工作阶段呢？其实方法很简单，那就是我们给三极管的基极加大电压，增大电流就可以了，也就是说只要三极管的基极电流足够大，三极管就可以进入”饱和“工作阶段了。这就好像我们拧水龙头一样，要想使水畅通无阻地流出来，我们只要把水龙头阀门拧到最大就可以了。一旦三极管的基极电压和电流加到一定程度后，三极管的集电极C和发射极E之间就像用导线连起来一样，这两个极之间的电压降很低，对硅型三极管来说Uce之间的电压只有0.3V，它的有效饱和等效电阻Rs只有50欧姆，这样它们之间就可以通过很大电流，一般是基极的几十倍甚至上百倍，这就相当于我们机械开关的接通状态了。
下面我们再谈谈三极管另一个”截止”工作状态，我们刚才讲过，要使三极管"闭合"就需要在它的基极加上足够高的电压和足够大的电流。于此相反，要想使三极管关断就是尽量减小三极管基极的电压和电流，最好减小到零。当基极电流足够小时，三极管集电C和发射极E之间几乎没有电流通过，就像关断了一样，这时候Uce之间的电压就等于电源电压了，即Uce=Vcc，它的等效电阻Rs可高达12000千欧姆。
通过我们的实际验证可以知道，三极管要想具有开关"技能"，就是在三极管的基极加足够大的电流，这样它就把“阀门”打开了，在三极管的基极加足够小的电流甚至不加电流，它就把“阀门”关断了，由此可以看出三极管在一定条件下可作为一个无触点的电子开关一样使用，在数字电路中我们常常使三极管处在“开“与”关“的状态。
三极管的”绝技“之二
刚才我们讲到了三极管有三个工作状态，前面已经讲了两个了，那么这个工作状态正好处于前面两个工作状态的中间，也就是说三极管要由“开”变为“关”或者由“关”变为“开”它们都必须要经过这个状态，三极管工作在这个状态的“绝技”是可以使输入的信号进行放大，在模拟放大电路中常常使用的就是这种状态。它对信号的放大就是在输入端基极给一个较小的模拟信号，就会在输出端得到一个幅值比较大的输出信号，比如下图是一个三极管的输出曲线示意图，只要在基极上给一个20微安到80微安的电流，那么在集电极的输出端就会有一个毫安级的电流与此对应。因此三极管的这个放大的“技能”是通过基极较小的电流去控制集电极较大电流的。所谓这个放大“技能”就是“以小控大”的作用。
三极管的”绝技“之三
三极管最后一个“绝技”就是可以用很多三极管组合构成一定功能的集成电路，三极管通过一定的工艺加工，把它们放在绝缘基板上形成具有特殊功能的电子电路，比如我们常用的集成运算放大电路、各种集成逻辑门电路以及具有各种信号处理功能的集成电路里都有数量众多的三极管在里面充当着放大，开关等作用。
由此可见，三极管不仅能实现开关功能而且在放大电路，集成电路都是不可或缺的一个重要有源器件。以上就是我对这个问题的解答，欢迎朋友们参与讨论，敬请关注电子及工控技术，感谢点赞。
≢ℱ三极管是如何实现开关功能的？
三极管是最基本的电子元器件之一，其用途广泛。想要知道三极管是怎么实现电子开关的功能，首先要了解三极管的基本原理。
三极管的基本原理
三极管和MOS管都可以作为电子开关使用，三极管属于电流控制元器件，跟MOS管不同，MOS管属于电压控制元器件。
三极管有两种类型，NPN型和PNP型，其结构示意图如下图所示。可以看出，三极管是由两个PN结经过特殊的工艺技术处理形成的。三极管有三个极：基极、集电极和发射极，基极用字母b表示，集电极用字母c表示，发射极用字母e表示。
▲三极管的结构图
三极管正常工作时有三个区间：截止区、放大区和饱和区。
截止区：Ube＜死区电压，死区电压一般为。0.3V~0.6V左右，具体跟三极管的特性有关，每个三极管型号都会有自己的死区电压，具体可查三极管型号的datasheet，会有相应的说明。此区间基极电流Ib=0。
放大区：放大区的主要特点是发射结正偏，集电结反偏，Ic=βIb,β为三极管的放大倍数。
饱和区：此区间发射结正偏，集电结正偏，注意：和放大区有所不同。Uce＜Ube,βib＞ic，Uce≈0.3V。
▲三极管曲线图
三极管如何实现电子开关功能
了解了三极管的基本原理之后，那么，三极管是怎么实现电子开关功能的呢？
电子开关主要控制三极管处于两个工作区间：饱和区和截止区，
三极管饱和-----实现电子开关的“开”功能
三极管截止-----实现电子开关的“关”功能
当然，三极管处于非饱和区间的放大区，三极管也处于导通状态，也可以实现三极管的开状态，只是此时的电流并未达到三极管的最大电流，内阻比较大，对于负载电流较小时，也可以在此区间实现电子开关的“开”功能。一般我们使用三极管当电子开关时，为了能够使三极管达到最大输出电流，一般都会设计将三极管处于饱和区间。
举例说明
下面三极管控制灯泡为例，通过处理器（比如单片机、DSP、ARM、FPGA等）的I/O口控制小灯泡，NPN和PNP三极管的接法有些不同，NPN型三极管当下管使用，控制灯泡的负极；PNP型三极管当上管使用，控制灯泡的正极。（为什么NPN型三极管当下管使用，而PNP型三极管当上管使用？在本人另一回答当中有详细说明）
具体原理如下图所示。
▲三极管控制灯泡原理
NPN型三极管原理实现过程：当I/O口输入低电平时，由于Ube＜死区电压，Ib=0，三极管处于截止状态，所以灯泡不亮；当I/O口输入高电平（3.3V或5V等）时，三极管导通，灯泡燃亮。根据I/O口的高电平状态，选择合适的基极电阻R1，使三极管处于饱和状态，计算方法为：R1≈(U-Ube)*β/Ic，其中U为I/O口输入电压，β为三极管放大倍数，Ic为三极管最大集电极电流，Ube为基极与发射极之间的压差，一般为0.4V~0.6V左右。
R2为下拉电阻，阻值选择大一些，至少应比R1大一个数量级，这样在计算R1阻值时，可以忽略R2的存在，若R1与R2电阻大小相当时，需要考虑分流情况。此时，R1的电流IR1=Ib+Ube/R2，所以R1=(U-Ube)/IR1=(U-Ube)/(Ib+Ube/R2)。计算较复杂。
PNP型三极管原理实现过程与NPN型三极管类似，PNP型三极管控制灯泡的正极，具体过程：当I/O口输入高电平（VCC）时，UBE无压差，Ib=0，三极管处于截止状态，所以灯泡不亮；当I/O口输入低电平时，三极管处于导通状态，灯泡燃亮。
以上是本人的观点，希望本人的回答能够帮助提问者和头条的初学者们，大家可以举一反三，思考一下，使用N沟道和P沟道MOS管怎么实现电子开关的功能。若有不明白的地方可以评论区下方留言，记得点赞哦，谢谢支持！
▬﹀三极管是如何实现开关功能的？
通过控制三极管工作在饱和导通区和截止区就可以实现开关功能的
所谓的三极管开关功能是电子式的开关，与机械开关有一定差异的。比如用三极管控制小灯炮的点亮和熄灭，虽然没有物理性的开关切断，但我们也可以认为灯炮有开和关的过程。
三极管开关功能实现方法
当三极管基极（b）电流达到一定大小，三极管的B-E极为正偏（Vb>Ve）;B-C极也为正偏（Vb>=Vc），三极管将会工作在饱和区，此时三极管的集电极（C）电流Ic将不受基极（b）电流控制，可以以较大的电流工作。
三极管驱动小灯炮电路分析
三极管的基极(B)为低电平时，三极管处于截止区，小灯泡熄灭三极管的基极(B)为高电平，并Ib达到一定大小时，三极管就会饱和导通，小灯炮点亮
小灯炮的点亮和熄灭过程我们就可以认为是小灯炮的开和关了。
三极管输出高电平信号分析
当三极管截止时，Out输出的是高电平当三极管饱和导通时，三极管的Vce<0.7V，所以可以认为Out为低电平高、低电平的变化，我们就可以认为是“开关的闭合和断开”了欢迎关注@电子产品设计方案，一起享受分享与学习的乐趣！关注我，成为朋友，一起交流一起学习
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三极管作为电子开关使用时工作于开关状态，此时只要控制三极管的基极电流，即可使三极管导通或截止，从而控制负载的通断。下面我们以两个简单的开关电路为例，来介绍一下三极管是如何作为电子开关使用的。
▲ NPN型三极管构成的电子开关。
上图是采用NPN型三极管构成的电子开关，LED是三极管的集电极负载（这里未画出LED的限流电阻），三极管在这里作为电子开关使用，控制着LED的亮与灭。三极管的基极为控制端，R为基极限流电阻。想通过三极管控制LED的亮与灭，只要在Vin端接入合适的控制信号即可。
假设想让LED点亮，我们只要将Vin端与＋5V电源连接即可，此时三极管的基极获得足够大的基极电流而导通，导通后三极管的发射极和集电极之间的等效电阻很小（数Ω以下），如同一个闭合的开关，故此时LED可以点亮。若将电路的Vin端接GND，三极管因无基极电流而截止，三极管截止后，其发射极与集电极之间等效电阻极大（在数十MΩ以上），如同一个断开的开关，此时LED将无法点亮。
▲ PNP型三极管构成的电子开关。
PNP型三极管作为电子开关使用时，工作原理与上述的NPN型三极管构成的电子开关一样，所不同的是，Vin端接GND时，管子导通，Vin端接＋5V电源时，管子截止。
从上面电路可以看出，三极管作为电子开关时，只要在管子的基极接一个阻值合适的限流电阻，通过控制基极电流即可控制其集电极负载的通断。
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