许多工程师在学校被老师告知了三极管的各种电路连接方法，以及对小信号模型的分析。大多数大学教科书都在谈论三极管的放大特性。事实上，在实际的电路设计中，三极管的许多应用场景只使用三级管的开关特性。我们经常使用三极管来实现开关电路，并做一些电平转换功能。
这是由两个原因造成的:随着数字电路的快速发展，模拟电路设计的比例越来越小；此外，操作放大器越来越便宜，各种特性比分立器件实现的放大电路相对稳定，易于调试，集成度高。
事实上，单独了解三极管的开关特性可能需要10%的时间来解决80%的问题。因此，让我们单独了解使用三极管设计开关电路。
严格来说，三极管的动作与一般的机械接点开关不完全相同，但它具有一些机械开关所没有的特性。 1 所示为三极管电 子开关的基本电路图。从图中可以看出，负载电阻直接跨越三极管的集电极和电源，位于三极管主电流的电路上。
输入电压 Vin 控制三极管开关的开启(open) 与闭合(closed) 动作，当三极管打开时， 负载电流被阻断，相反，当三极管关闭时，电流可以循环。详细说，当 Vin 低压时，由 于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的开启， 此时，三极管乃胜作为截止日期(cut off)区。同理，当 Vin 在高压下，由于基极电流流动，集电极通过更大的放大电流，因此负载电路被导通，相当于开关的关闭。此时，三极管是饱和区(saturatiON)。
1 三极管开关电路分析设计
对硅三极管而言，其基射极接面的正向偏压值约为 0.6 V，因此，想要使三极管截止，Vin 必须低于 0.6 V，为了使三极管的基极电流为零。通常在设计中，为了更好地确定三极管必须处于截止状态，通常使 Vin 值低于 0.3V。
黄色圆圈的本质是二极管。因为二极管模型比较简单，我们简单来看看。BE对二极管导通原理的理解更容易理解。
要打开三极管，首先要让二极管导通，二极管两端的电压要大于其导通电压。
当然，输入电压越接近零伏特，三极管开关必须处于截止状态。欲将电流传送到负载上，则三极管的集电极与射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。如果你想这样做，你必须这样做 Vin 达到够高的准位，以驱动三极管使其进入饱和工作区工作，三极管呈饱和状态时，集电极电流相当大，几乎使得整个电源电压 Vcc 均跨在负载电阻上 Vce 便接近于 0，使三极管的集电极和射极几乎短路。根据奥姆定律，当三极管饱和时，其集电极电流应为：
如果我们期望饱和，我们需要使集电极电流达到 Ic这个值。
我们知道三极管是流控电流源：
β 和 α 电流分配系数称为三极管，其中 β 大家都很熟悉，都叫电流放大系数。在三个电流中，一个电流发生变化，另外两个电流也会按比例变化。例如，基极电流的变化量 ΔI b ＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根据 ΔI c ＝ βΔI b 集电极电流的关系类型和变化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝ 500μA ，实现电流放大。
因此，为了使三极管饱和，Ic因为饱和前需要足够大，I c ＝ βI b至少基极电流应为：
式(1)
上式表出了 IC 和 IB 公式中的基本关系 β 对某些三极管而言，值代表三极管的直流电流增益， 其交流 β 值和直流 β 值之间差别很大。如果你想关闭开关，它就会关闭 Vin 值必须足够高，以超过或等于 (式 1) 公式要求的最低基极电流值。由于基极电路只是电阻和基射极接面的串联电路， Vin 可由 下来求解:
这是Vin至少需要保证大于的值，以确保三极管饱和。当然，电压值越高，饱和度越高。β值得一定的离散型，0.6V也有一定的离散型。
一旦基极电压超过或等于(2) 三极管导通公式获得的值，使所有供应电压跨越负载电 阻塞，完成开关闭合动作。总之，三极管连接成图片 1 在电路之后，它的功能与一个与负载串联的机械开关相同，其启动 闭开关的方式，则可以直接利用输入电压方便的控制，不使用机械开关常用的机械驱动 (mechanical actuator)﹑螺管柱塞(solenoid plunger)或电驿电枢(relay armature)等控制方 式。为避免混淆，本文介绍的三极管开关均采用 NPN 当然，三极管 NPN 三极管也可以用作开关，但并不常见。
当然，很多朋友刚学模电的时候也被录取了PNP和NPN绕晕绕晕。这篇文章暂时只讲了。NPN三极管。
N型半导体(N为Negative因电子带负电荷而得名字头，负极)
P型半导体(P为Positive字头，因空穴带正电而得名，正极)。
记不住想想二极管，叫PN结
再想想，我们刚才说的三极管里有一个二极管，二极管的方向。这样你就不会叫错了。
在图 2 在开关电路中，开关被关闭(三极管饱和) 所需的输入电压是多少，并解释负载电流和基极电流值﹕由 2 可以看出，在饱和状态下，所有的电源电压都完全降低在负载电阻上，因此方程式(1) 可知：
所以输入电压可以知道，Vce欧姆定律直接要求几乎为0Ic﹕
同样，基层串电阻可以通过欧姆定律计算两端的电压和基层导电电压来计算。我想让三极管饱和所需的输入电压Vin是多大。
欲用三极管开关控制大到 1.5A 负载电流的启闭动作只需要很小的控制电压和电流。此外，虽然三极管流过大电流，但不需要安装散热器，因为当负载电流流过时，三极管饱和 VCE接近零，因此其电流和电压相乘的功率很小，根本不需要散热器。
但是，如果我们使用单片机来控制灯，我们需要减少1k电阻的电阻值。因为按上述计算3.3V这三极管不足以饱和。
同时，我们也需要考虑单片机GPIO驱动能力。
到目前为止，我们都假设当三极管开关导通时，基极和射极之间完全短路。事实并非如此。没有三极管能完全短路 VCE=0.当大多数小信号硅质三极管饱和时，VCE(饱和) 值约为0.2 V，纵使是专为开关应用而设计的交换三极管，其 VCE(饱和) 最多只能低到 0.1 V负载电流一高，VCE(饱和) 值也会有一点上升现象，尽管对大多数分析计算来说，VCE(饱和)值不能考虑，但在测试交换电路时必须理解 VCE(饱和) 值不是真的 0。
虽然 VCE(饱和)电压很小，本身微不足道，但如果串联几个三极管开关，总和的压降效应会相当可观。不幸的是，机械开关经常串联工作，如图所示 3(a)如图所示，三极管开关不能模拟机械开关的等效电路(如图所示 3(b)这是三极管开关的主要缺点。
与传统的机械开关相比，三极管开关具有以下四个优点﹕
（1）三极管开关没有活动接头部分，因此不考虑磨损，可使用无限多次，一般机械开关，由于接头磨损，最多只能使用数百万 第二，接头容易受到污染，影响工作，因此不能在肮脏的环境中工作。三极管开关既无接头又密封，因此无需担心。
(2)三极管开关的动作速度比一般开关快，一般开关的开关时间为毫秒 (ms)三极管开关用微秒计算(μs)计。
(3)三极管开关无跳动(bounce) 现象。一般机械开关在导通瞬间会有快速连续的开关动作，然后才能逐渐达到稳定状态。
(4)使用三极管开关驱动电感负载时，开关打开时不会产生火花。相反，当机械开关打开时，电感负载样本会立即切断 上电流，因此电感瞬时感应电压会在接头上引起弧光，不仅会侵蚀接头表面，还会造成干扰或危害。
与机械开关不同，三极管开关可以用肉眼判断其目前的开关状态，因此必须用电表进行测试。
在图 5 在标准三极管开关电路中，当开关导通时，VEC 读值应为 反之，当开关切断时，VCE 应对于 VCC。
在切断三极管开关时，由于负载上没有电流流过，因此没有压降，因此所有供应电压都跨越开关两端，因此 VCE 值应等于 VCC，这与机械开关完全相同。如果开关本身应导通而不导通，则必须进行测试 Vin 的大小了。为了保证三极管导通，其基极 Vin 如果电压值足够高，则必须足够高 Vin 如果值太低，问题来自信号源，而不是三极管本身。假使在 Vin 当准位足够高，驱动三极管导通没有问题，但负载仍未导通时，需要测试电源电压是否正常。
硅三极管在导通状态下 VBE 根据数据手册，检查其值的离散型和范围是否符合设备数据。
一旦 VBE 当基极电流正常且流动时，必须进行测试 VCE 值，假使 VCE 趋近于 VCC，就表示三极管的集基接面损坏，必须换掉三极管。假使 VCE 接近零伏特，负载仍未导通，这可能是负载本身有开路现象，因此必须检换负载。
当 Vin 如果负载降至低压准位，三极管理应截止并切断。仍旧未被切断，那可能是三极管的集基极和集射极短路，必须加以置换。
因为一个三极管，虽然能够实现低压控制高压的，但是一个三极管会让逻辑 反一下。有时我们需要2个三极管来实现正逻辑。
有时候，我们所设定的低电压准位未必就能使三极管开关截止，尤其当输入准位接近 0.6 V的时候更是如此。想要克服这种临界状况，就必须采取修正步骤，以保证三极管必能截止。下图就是针对这种状况所设计的两种常见之改良电路。
左边的电路，在基射极间串接上一只二极管，因此使得可令基极电流导通的输入电压值提升了0.6 V，如此即使 Vin 值由于信号源的误动作而接近 0.6V时，亦不致使三极管导通，因此开关仍可处于截止状态。
右边的电路加上了一只辅助-截止(hold-off)电阻 R2，适当的 R1，R2 及 Vin 值设计，可于临界输入电压时确保开关截止。由图 6(b)可知在基射极接面未导通前(IB0)，R1 和 R2 形成一个串联分压电路，因此 R1 必跨过固定(随 Vin 而变) 的分电压，所以基极电压必低于 Vin 值，因此即使 Vin接近于临界值(Vin=0.6 伏特) ，基极电压仍将受连接于负电源的辅助-截止电阻所拉下，使低于 0.6 V。由于 R1，R2 及 VBB 值的刻意设计，只要 Vin 在高值的范围内，基极仍将有足够的电压值可使三极管导通，不致受到辅助-截止电阻的影响。
在要求快速切换动作的应用中，必须加快三极管开关的切换速度。下图为一种常见的方式，此方法只须在 RB 电阻上并联一只加速电容器，如此当 Vin 由零电压往上升并开始送电流至基极时，电容器由于无法瞬间充电，故形同短路，然而此时却有瞬间的大电流由电容器流向基极，因此也就加快了开关导通的速度。稍后，待充电完毕后，电容就形同开路，而不影响三极管的正常工作。
一旦输入电压由高准位降回零电压准位时，电容器会在极短的时间内即令基射极接面变成反向偏压，而使三极管开关迅速切断，这是由于电容器的左端原已充电为正电压，因此在输入电压下降的瞬间，电容器两端的电压无法瞬间改变仍将维持于定值，故输入电压的下降立即使基极电压随之而下降，因此令基射极接面成为反向偏压，而迅速令三极管截止。适当的选取加速电容值可使三极管开关的切换时间减低至几十分之微秒以下，大多数的加速电容值约为数百个微微法拉(pF) 。
加速电容构成微分电路，利用电容两端电压不能突变的特性让输入瞬间的变化量直接引入到三极管基极，用过冲加快三极管的状态变化。等过渡过程结束后又回归到两个电阻的直流分压，所以电容不影响饱和深度。
电容加速电路也是经常在设计中用到的一种实用电路。如图所示：
这是在脉冲放大器电路中的一种的应用。其中的三极管VT1是工作在开关状态下。
开头提到的所谓加速，就是加快响应速度，加快对输入信号的响应速度。
从图1中的三极管VT1来看，就是要求三极管在截止，饱和两种状态之间的转换速度越快越好。
那么图中的电路是如何起到加速作用呢？
为了做一个比较与便于理解，先简单分析没有加入加速电容之前的电路，如下图所示：
没有加电容之前
在图中，当输入Ui是矩形脉冲信号加到VT1基极时，
若Ui为高，VT1饱和导 通，若Ui为低，VT1截止。
在接入C1后，其可等效成如下图所示的微分电路：
此时还是加入同样的输入信号Ui：
当Ui从时，由于微分电路的作用，使加到基极的电压出现一个尖顶脉冲，使基极的电流很大，从而加快了VT1从截止进入导通的速度，缩短了时间。在t0之后，对C1的充电很快就结束，这时Ui加到基极的电压较小，维持VT1导 通。
当Ui从时，即t1时刻，由于C1上原先的电压极性为左正右负，
这一电压加到基极为负顶脉冲，加快了从基区抽出电荷，使VT1以更快的速度从饱和转换到截止，缩短了VT1的截止时间。
上述的Ui和Uo的波形如图4所示，直观反映了电容加速电路的工作原理。
应用三极管开关的典型应用：
1.低边开关
2.高边开关
3.基极电阻
4.非门电路
5.与门
6.或门
7.H桥
8.振荡器
9、带隔离的三极管开关电路
部分内容整理自：
《8张图让你彻底理解晶体管开关电路》——出处不明，来自互联网
《三极管在电路中的使用》——百度文库
《提高开关速度 -- 电容加速电路》——博客园 ImProgrammer
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