三極管可以作為開關(guān)使用，這是利用其工作在飽和區(qū)（導(dǎo)通）和截止區(qū)（不導(dǎo)通）的特性。當(dāng)三極管處于飽和區(qū)時(shí)，相當(dāng)于開關(guān)的閉合狀態(tài)，允許電流通過；而當(dāng)三極管處于截止區(qū)時(shí)，則相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，阻止電流通過。

具體來說，三極管作為開關(guān)使用時(shí)，其基極-發(fā)射極間獲得正向偏置而進(jìn)入飽和區(qū)，此時(shí)集電極電流達(dá)到飽和值，集電極與發(fā)射極間相當(dāng)于短路，電流可以經(jīng)過負(fù)載流通。相反，當(dāng)基極-發(fā)射極間沒有獲得正向偏置時(shí)，三極管處于截止區(qū)，集電極與發(fā)射極間相當(dāng)于斷開，沒有電流通過。

在設(shè)計(jì)三極管開關(guān)電路時(shí)，需要選好電路中的電阻阻值，以確保三極管能夠穩(wěn)定地工作在飽和區(qū)和截止區(qū)，避免其進(jìn)入放大區(qū)，因?yàn)樵诜糯髤^(qū)三極管的工作狀態(tài)會(huì)變得不確定，可能導(dǎo)致開關(guān)功能失效。

三極管作為開關(guān)使用的工作原理

三極管工作原理有三個(gè)工作狀態(tài)；截止、放大、飽和；放大狀態(tài)很有學(xué)問也很復(fù)雜，多用于集成芯片，比如運(yùn)放，現(xiàn)在不討論；其實(shí)對(duì)信號(hào)的放大我們通常用運(yùn)放處理。

三極管更多的是當(dāng)作一個(gè)開關(guān)管來使用，且只有截止、飽和兩個(gè)狀態(tài)；截止?fàn)顟B(tài)看作是“關(guān)”，飽和狀態(tài)看作是“開”；Ib≥1mA時(shí)，完全可以保證三極管工作在飽和狀態(tài)，對(duì)于小功率的三極管此時(shí)Ic為幾十到幾百mA，驅(qū)動(dòng)繼電器、蜂鳴器等功率器件綽綽有余。

NPN三極管當(dāng)作開關(guān)使用

NPN三極管當(dāng)作電子開關(guān)的典型電路圖如下圖所示，電阻R218是基極限流電阻，R219是下拉電阻，負(fù)載接在集電極上。

當(dāng)輸入端GPIO出現(xiàn)高電平時(shí)，基極會(huì)有偏置電流流過，從而導(dǎo)致三極管的CE極導(dǎo)通，使負(fù)載處于導(dǎo)通回路中。

當(dāng)輸入端GPIO出現(xiàn)低電平時(shí)，基極不會(huì)出現(xiàn)偏置電流，三極管CE極之間不導(dǎo)通，從而使負(fù)載從回路中斷開。

影響三極管開關(guān)速度的主要因素

影響三極管開關(guān)速度的主要因素包括：

1. 基區(qū)寬度（Base Width）：基區(qū)寬度決定了電子從發(fā)射區(qū)到集電區(qū)的傳輸時(shí)間。較窄的基區(qū)可以加快電子的傳輸速度，從而提高三極管的開關(guān)速度。

2. 載流子壽命（Carrier Lifetime）：載流子壽命指的是在外加電壓下，載流子在半導(dǎo)體中存在的時(shí)間。較短的載流子壽命意味著載流子更快地被移除，從而加快了三極管的開關(guān)速度。

3. 擴(kuò)散電荷（Diffusion Charge）：在三極管切換時(shí)，載流子需要越過不同區(qū)域，這會(huì)導(dǎo)致一些電荷積累，稱為擴(kuò)散電荷。這些電荷的累積會(huì)影響三極管的開關(guān)速度。

4. 結(jié)電容（Junction Capacitance）：結(jié)電容是指三極管的各個(gè)結(jié)區(qū)域的電容，它會(huì)影響三極管的響應(yīng)速度。較低的結(jié)電容意味著更快的響應(yīng)速度。

5. 輸入信號(hào)的功率：輸入信號(hào)的功率越大，驅(qū)動(dòng)三極管的電流也會(huì)增加，從而加快開關(guān)速度。

6. 溫度：溫度變化會(huì)影響半導(dǎo)體器件的性能，較低的溫度通常會(huì)提高三極管的開關(guān)速度，而較高的溫度則會(huì)減慢開關(guān)速度。

7. 外部電路負(fù)載：外部電路的負(fù)載也會(huì)影響三極管的開關(guān)速度，較大的負(fù)載可能導(dǎo)致開關(guān)速度減慢。

綜合考慮以上因素，設(shè)計(jì)優(yōu)化三極管的結(jié)構(gòu)和工藝，以及合理選擇工作條件，可以有效地提高三極管的開關(guān)速度。

審核編輯：黃飛