双极结晶体管 (BJT) 作为开关

双极结型晶体管 （也称为 BJT）可用作 放大器、滤波器、整流器、振荡器，甚至开关， 我们在第一节中介绍了一个例子。如果晶体管被偏置到线性区域，则晶体管将作为放大器或其他线性电路工作。如果在饱和区和截止区偏置，晶体管可用作开关。这允许电流在电路的其他部分流动（或不流动）。

由于晶体管的集电极电流受其基极电流的限制，因此可以用作一种电流控制开关。通过晶体管基极发送的相对较小的电子流能够控制通过集电极的更大的电子流。

使用 BJT 作为开关：示例

假设我们有一个想要用开关打开和关闭的灯。这样的电路会非常简单，如下图（a）所示。

为了便于说明，让我们插入一个晶体管来代替开关，以展示它如何控制通过灯的电子流。请记住，通过晶体管的受控电流必须在集电极和发射极之间流动。

由于我们要控制的是通过灯的电流，因此我们必须将晶体管的集电极和发射极定位在开关的两个触点所在的位置。我们还必须确保灯的电流会逆着移动 发射极箭头符号的方向，以确保晶体管的结偏压正确，如下图（b）。

(a) 机械开关，(b) NPN 晶体管开关，(c) PNP 晶体管开关。

也可以为这项工作选择 PNP 晶体管。其应用如上图(c)所示。

NPN 和 PNP 之间的选择真的很随意。重要的是为了正确的结偏置（电子流逆向 晶体管符号的箭头）。

在上图中，任一 BJT 的基极都没有连接到合适的电压，也没有电流流过基极。因此，晶体管不能导通。或许，最简单的做法是在晶体管的基极和集电极线之间连接一个开关，如下图（a）所示。

晶体管：(a) 截止，灯灭； (b) 饱和，灯亮。

截止与饱和晶体管

如果开关如图（a）所示打开，晶体管的基极线将保持“浮动”（不连接任何东西）并且没有电流通过它。在这种状态下，晶体管被称为截止 .

如果开关如图 (b) 所示闭合，电流将能够通过开关从晶体管的基极流向发射极。该基极电流将使更大的电流从集电极流向发射极，从而点亮灯。在这种最大电路电流状态下，晶体管被称为饱和 .

当然，使用具有这种能力的晶体管来控制灯似乎毫无意义。一个普通的开关代替晶体管就足够了。

为什么要使用晶体管来控制电流？

这里可以提出两点。首先是当以这种方式使用时，开关触点只需要处理打开晶体管所需的很小的基极电流；晶体管本身处理灯的大部分电流。如果开关具有较低的额定电流，这可能是一个重要的优势：可以使用较小的开关来控制相对高电流的负载。

更重要的是，晶体管的电流控制行为使我们能够使用完全不同的东西来打开或关闭灯。考虑下图，其中一对太阳能电池提供 1 V 以克服晶体管的 0.7 V 基极-发射极电压，从而导致基极电流流动，进而控制灯。

太阳能电池用作光传感器。

或者，我们可以使用热电偶（许多串联）来提供必要的基极电流来打开下图中的晶体管。

单个热电偶提供的电压低于 40 mV。许多串联可能会产生超过 0.7 V 的晶体管 VBE，从而导致基极电流和随之而来的集电极电流流向灯。

即使是具有足够电压和电流（来自放大器）输出的麦克风（见下图）也可以打开晶体管，前提是其输出从交流整流为直流，以便晶体管内的发射极 - 基极 PN 结始终为正向-偏见：

放大的麦克风信号被整流为直流，以偏置晶体管的基极，提供更大的集电极电流。

这一点现在应该很明显了。 可以使用任何足够的直流电流源来打开晶体管，并且该电流源只需为灯通电所需电流的一小部分。

在这里，我们看到晶体管不仅用作开关，而且用作放大器：使用相对较低功率的信号来控制相对较大的功率。 请注意，点亮灯泡的实际功率来自原理图右侧的电池。这并不是说来自太阳能电池、热电偶或麦克风的小信号电流正在神奇地转化为更大的功率。相反，那些小电源只是控制电池的电量来点亮灯泡。

BJT 作为开关评论：

• 晶体管可用作开关元件来控制负载的直流电源。开关（受控）电流在发射极和集电极之间流动；控制电流在发射极和基极之间流动。
• 当晶体管的电流为零时，它被称为处于截止 （完全不导电）。
• 当晶体管有最大电流通过时，它被称为处于饱和状态 （完全传导）。

相关工作表：

• 双极结晶体管作为开关工作表