基本晶体管开关电路

假设我们希望通过合适的输出接口晶体管开关电路使用 TTL 5.0v 数字逻辑门的输出来控制连接到 12 伏电源的 5 瓦白炽灯的操作。如果直流电流增益（集电极（输出）和基极（输入）电流之间的比率），晶体管的 beta (β) 为 100（您可以从您使用的晶体管的数据表中找到此 Beta 或 h FE 值）并且完全导通时的 V CE饱和电压为 0.3 伏，限制集电极电流所需的基极电阻R B的值是多少。

晶体管集电极电流I C将与流过白炽灯的电流值相同。如果灯的额定功率为5瓦，则全亮时的电流为：

白炽灯电流  由于I C等于灯（负载）电流，因此晶体管基极电流将与晶体管的电流增益相关，即I B = I C /β。电流增益先前给出为：β = 100，因此最小基极电流I B(MIN)计算如下：

晶体管基极电流  找到所需基极电流值后，我们现在需要计算基极电阻的最大值R B(MAX)。给出的信息表明晶体管的基极由数字逻辑门的5.0v 输出电压 ( Vo )控制。如果基极-发射极正向偏置电压为0.7伏，则R B的值计算如下：

晶体管基极电阻
 然后，当逻辑门的输出信号为低电平（0v）时，没有基极电流流过，晶体管完全截止，即没有电流流过1kΩ电阻。当逻辑门的输出信号为高电平（+5V）时，基极电流为 4.27mA，晶体管导通，在白炽灯上施加 11.7V 电压。当导通 4.27mA 时，基极电阻R B的功耗将小于 18mW，因此 1/4W 的电阻即可工作。
 请注意，当在输出接口电路中使用晶体管作为开关时，一个好的经验法则是选择基极电阻R B值，使基极驱动电流I B约为所需负载的 5% 甚至 10%电流I C有助于将晶体管很好地驱动到其饱和区，从而最大限度地减少V CE和功率损耗。
 此外，为了更快地计算电阻值并稍微减少数学计算，如果您愿意在计算中，您可以忽略集电极发射极结上的 0.1 至 0.5 伏压降以及基极发射极结上的 0.7 伏压降。无论如何，所得的近似值将足够接近实际计算值。
 单功率晶体管开关电路对于控制低功率设备（例如白炽灯）或用于开关继电器（可用于开关高功率设备（例如电机和螺线管））非常有用。
 但继电器是大型、笨重的机电设备，例如当用于 8 端口微控制器的输出接口时，它们可能很昂贵或占用电路板上的大量空间。
 克服这个问题并直接从微控制器、PIC 或数字电路的输出引脚切换大电流设备的一种方法是使用由两个晶体管形成的达林顿对配置。
 功率晶体管用作输出接口器件时的主要缺点之一是它们的电流增益 ( β )，特别是在切换高电流时，可能太低。少至 10。为了克服这个问题并降低所需的基极电流值，可以在达林顿配置中使用两个晶体管。