羅玉波
三極管作為電子開關使用時工作於開關狀態，此時只要控制三極管的基極電流，即可使三極管導通或截止，從而控制負載的通斷。下面我們以兩個簡單的開關電路為例，來介紹一下三極管是如何作為電子開關使用的。
▲ NPN型三極管構成的電子開關。
上圖是採用NPN型三極管構成的電子開關，LED是三極管的集電極負載（這裡未畫出LED的限流電阻），三極管在這裡作為電子開關使用，控制著LED的亮與滅。三極管的基極為控制端，R為基極限流電阻。想通過三極管控制LED的亮與滅，只要在Vin端接入合適的控制信號即可。
假設想讓LED點亮，我們只要將Vin端與＋5V電源連接即可，此時三極管的基極獲得足夠大的基極電流而導通，導通後三極管的發射極和集電極之間的等效電阻很小（數Ω以下），如同一個閉合的開關，故此時LED可以點亮。若將電路的Vin端接GND，三極管因無基極電流而截止，三極管截止後，其發射極與集電極之間等效電阻極大（在數十MΩ以上），如同一個斷開的開關，此時LED將無法點亮。
▲ PNP型三極管構成的電子開關。
PNP型三極管作為電子開關使用時，工作原理與上述的NPN型三極管構成的電子開關一樣，所不同的是，Vin端接GND時，管子導通，Vin端接＋5V電源時，管子截止。
從上面電路可以看出，三極管作為電子開關時，只要在管子的基極接一個阻值合適的限流電阻，通過控制基極電流即可控制其集電極負載的通斷。
創意電子DIY分享
三極管是最基本的電子元器件之一，其用途廣泛。想要知道三極管是怎麼實現電子開關的功能，首先要了解三極管的基本原理。
三極管的基本原理
三極管和MOS管都可以作為電子開關使用，三極管屬於電流控制元器件，跟MOS管不同，MOS管屬於電壓控制元器件。
三極管有兩種類型，NPN型和PNP型，其結構示意圖如下圖所示。可以看出，三極管是由兩個PN結經過特殊的工藝技術處理形成的。三極管有三個極：基極、集電極和發射極，基極用字母b表示，集電極用字母c表示，發射極用字母e表示。
▲三極管的結構圖
三極管正常工作時有三個區間：截止區、放大區和飽和區。
截止區：Ube＜死區電壓，死區電壓一般為。0.3V~0.6V左右，具體跟三極管的特性有關，每個三極管型號都會有自己的死區電壓，具體可查三極管型號的datasheet，會有相應的說明。此區間基極電流Ib=0。
放大區：放大區的主要特點是發射結正偏，集電結反偏，Ic=βIb,β為三極管的放大倍數。
飽和區：此區間發射結正偏，集電結正偏，注意：和放大區有所不同。Uce＜Ube,βib＞ic，Uce≈0.3V。
▲三極管曲線圖
三極管如何實現電子開關功能
瞭解了三極管的基本原理之後，那麼，三極管是怎麼實現電子開關功能的呢？
電子開關主要控制三極管處於兩個工作區間：飽和區和截止區，
三極管飽和-----實現電子開關的“開”功能
三極管截止-----實現電子開關的“關”功能
當然，三極管處於非飽和區間的放大區，三極管也處於導通狀態，也可以實現三極管的開狀態，只是此時的電流並未達到三極管的最大電流，內阻比較大，對於負載電流較小時，也可以在此區間實現電子開關的“開”功能。一般我們使用三極管當電子開關時，為了能夠使三極管達到最大輸出電流，一般都會設計將三極管處於飽和區間。
舉例說明
下面三極管控制燈泡為例，通過處理器（比如單片機、DSP、ARM、FPGA等）的I/O口控制小燈泡，NPN和PNP三極管的接法有些不同，NPN型三極管當下管使用，控制燈泡的負極；PNP型三極管當上管使用，控制燈泡的正極。（為什麼NPN型三極管當下管使用，而PNP型三極管當上管使用？在本人另一回答當中有詳細說明）
具體原理如下圖所示。
▲三極管控制燈泡原理
NPN型三極管原理實現過程：當I/O口輸入低電平時，由於Ube＜死區電壓，Ib=0，三極管處於截止狀態，所以燈泡不亮；當I/O口輸入高電平（3.3V或5V等）時，三極管導通，燈泡燃亮。根據I/O口的高電平狀態，選擇合適的基極電阻R1，使三極管處於飽和狀態，計算方法為：R1≈(U-Ube)*β/Ic，其中U為I/O口輸入電壓，β為三極管放大倍數，Ic為三極管最大集電極電流，Ube為基極與發射極之間的壓差，一般為0.4V~0.6V左右。
R2為下拉電阻，阻值選擇大一些，至少應比R1大一個數量級，這樣在計算R1阻值時，可以忽略R2的存在，若R1與R2電阻大小相當時，需要考慮分流情況。此時，R1的電流IR1=Ib+Ube/R2，所以R1=(U-Ube)/IR1=(U-Ube)/(Ib+Ube/R2)。計算較複雜。
PNP型三極管原理實現過程與NPN型三極管類似，PNP型三極管控制燈泡的正極，具體過程：當I/O口輸入高電平（VCC）時，UBE無壓差，Ib=0，三極管處於截止狀態，所以燈泡不亮；當I/O口輸入低電平時，三極管處於導通狀態，燈泡燃亮。
以上是本人的觀點，希望本人的回答能夠幫助提問者和頭條的初學者們，大家可以舉一反三，思考一下，使用N溝道和P溝道MOS管怎麼實現電子開關的功能。若有不明白的地方可以評論區下方留言，記得點贊哦，謝謝支持！
技術閒聊
三極管是如何實現開關功能的？
傳統的機械式開關，其通過機械動作控制電流的導通和斷開。而三極管作為開關應用，而且是無觸點電子開關，其通過輸入電壓信號來控制三極管的導通與斷開，從而使電路被導通或切斷。
三極管的三種工作狀態，截止、放大、飽和。
截止狀態；其基極偏置電壓小於PN結導通電壓。基極電流為零時，其發射極與集電極是沒電流流過，那麼三極管是失去放大能力的，這種工作狀態為截止狀態。
飽和狀態；其基極偏置電壓高於PN結導通電壓，當其基極電流增加到一定值時，集電極電流不在隨著基極電流變化而變化，而是逼近某個恆定值，這種工作狀態為飽和狀態。
題目說的三極管實現開關功能，就是在它的飽和狀態和截止狀態不斷切換，實現電路的接通和斷開。三極管在截止狀態時，當基極偏置電壓小於PN結電壓時，集電極與發射極之間呈斷開狀態。假如是硅材料的三極管，輸入電壓信號不能高於0.6V，鍺材料的三極管，輸入電壓信號不能高於0.3V。由此可知，三極管的集電極和發射極之間相當於開關。相比傳統的機械式開關，三極管的集電極與發射極類似於機械式開關的動觸點與靜觸點，基極類似於線圈。
三極管與我們用的水龍頭其實大同小異，水龍頭的全關相當於三極管的截止，水龍頭的全開相當於三極管的飽和，水龍頭從全關到全開這個過程相當於三極管的放大工作狀態。所以說，要想三極管截止工作狀態理想，其輸入電壓信號接近於零，要想三極管飽和工作狀態理想，其輸入電壓信號高於PN結導導通電壓但輸入電壓信號不能太高。
三極管作為開關應用，相比於傳統機械式開關的優點有哪些？
三極管在斷開與導通時，沒有觸點的磨損以及觸點的侵蝕，導通瞬間沒有感應電動勢引起的弧光，啟閉時間短等優點。正因為其有這些優點，在開關電源電路、脈衝電路、模數轉換電路、輸出電路等得到廣泛的應用。
Talk工控小白
三極管除了可以當做交流信號放大器之外，也可以作為開關使用。當然了，三極管做開關時，與一般的機械開關在動作原理上不同，三極管做開關具有機械開關所沒有的特點。
三極管開關電路在現在電子設計中非常常見，其主要原理是利用三極管工作在飽和狀態和截止狀態時三極管本身處於導通和斷開狀態。
三極管開關電路安驅動能力可分為小信號開關電路和功率開關電路；按照三極管的連接方式可分為發射極接地（NPN晶體管發射極接電源）和射極跟隨開關電路。
一、發射極接地開關電路
下圖分別畫出了NPN和PNP型三極管基本開關原理圖。該電路的工作原理很容易可以看出來，對於NPN型三極管來說，當IN為低電平時，三極管處於截止狀態，OUT被拉至高電平，當IN為高電平時，三極管導通並處於飽和狀態，OUT被拉到低電平。
這個電路存在一個缺陷：由於三極管基極電荷存儲積累效應，導致三極管從導通到斷開有一個過渡過程，即三極管不能夠立即從導通狀態進入斷開狀態，而是會有一個延遲時間。因此這種開關電路存在關斷時間，不適合在工作於中高頻開關狀態。
二、實用的NPN型和PNP型三極管開關電路
下圖是實用的NPN型和PNP型三極管開關電路，我們可以看出，這個電路實在基本開關電路基礎上增加了一個電容，這個電容一般稱為加速電容，具體原理是：當輸入電流IN突然發生跳變（從零到導通），電容瞬間短路，這樣電流就繞過電阻直接加到三極管的基極，這樣就加快了三極管的導通時間，同樣的，當輸入電流突然沒有（從有電流變為零），電容同樣瞬間短路，為基極電荷的洩放提供一條低阻通道，這就加快了三極管的關斷。
三、利用肖特基二極管的鉗位功能實現的開關電路
見下圖，三極管導通後大部分的基極電流從二極管通過三極管到地，這樣流到三極管基極的電流就很小，累積電荷也就很少，因此三極管關斷時需要洩放的電荷少了，關斷時間就會很快。
四、三極管開關與機械開關的比較
（1）三極管開關沒有機械觸點，因此不必考慮觸點的磨損，可以使用無限多次，一般的機械式開關，由於接點磨損，頂多只能使用數百萬次左右，而且其接點易受汙損而影響工作，因此無法在髒亂的環境下運作。（2）三極管開關的動作速度比機械開關的速度快，一般機械開關的導通和斷開時間是以毫秒 (ms)來計算的，三極管開關則以微秒(μs)為單位。（3）三極管開關沒有抖動現象。一般的機械式開關在導通的瞬間會有快速的連續啟閉動作，然後才能逐漸達到穩定狀態。
（4）利用三極管開關來驅動電感性負載時，在開關開啟的瞬間，不致有火花產生。反之，當機械式開關開啟時，由於瞬間切斷了電感性負載樣 上的電流，因此電感之瞬間感應電壓，將在接點上引起弧光，這種電弧非但會侵蝕接點的表面，亦可能造成干擾或危害。
老馬識途單片機
三極管是一種控制電流的半導體器件。
三極管是半導體基本元器件之一，基本結構是在一塊半導體基片上製作兩個相距很近的PN結，兩個PN結把整塊半導體分成三部分，中間部分是基區，兩側部分是發射區和集電區。
三極管作為電子開關使用時，只要選取阻值合適的基極限流電阻，使管子工作於截止區和飽和區，即可實現開關功能。下面以一個簡單的三極管開關電路為例，
圖中的三極管VT工作於開關狀態，電阻R47為VT基極的限流電阻，R48為VT的集電極負載。
當Vin為高電平（這裡假定高電平為6V，實際這個電路中高電平只要≥0.8V即可）時，VT的基極獲得足夠大的偏置電流而導通。此時VT的集電極-發射極之間的電阻變得很小，如同一個閉合的開關，故R48得電工作，若R48為一個指示燈，此時即可點亮。
當Vin為低電平（這裡假定低電平為0V，實際只要低電平≤0.5V即可）時，VT的基極失去偏置電流而截止。此時VT集電極-發射極之間的電阻變得甚大，如同一個斷開的開關，故此時R48失電停止工作，若R48為指示燈，此時將無法點亮。
飄舞的風信子
三極管實現電子開關的原理本質上還是對基極電流的放大。
三極管開關功能——閉合
三極管工作在放大區時，集電極電流正比與基極電流，兩者的比值是該三極管的電流放大倍數。也就是說，當基極電流一定時，該三極管的最大集電極電流就是放大倍數乘基極電流。
下面通過電路仿真來直觀的說明，我以前對NPN型三極管有過類似的介紹，這裡我就以PNP三極管來說明。
上圖中輸入電壓時2.5V，三極管發射極電壓5V，一般基極有電流時，發射極與基極間壓降是0.7V左右，這裡是0.75V。所以基極電流為175uA-147uA=28uA，三極管的電流放大倍數是100，所以集電極電流為2.8mA左右(這裡是2.84mA)，該電流在1K負載電阻上產生2.84V壓降，即三極管發射極-集電極間壓降為2.16V，三極管工作在放大區。
上圖我將負載電阻該為0.5K，三極管集電極電流還是2.84mA。
下面我將負載電阻改大，比如到10K，假如集電極電流還是2.84mA的話電阻上壓降達到28.4V。但發射極電壓最大也就只有5V，就算三極管發射極-集電極電壓降是0V的話，集電極電流也只有0.5mA，事實上的確是這樣，集電極電流接近0.5mA，三極管發射極-集電極壓降接近0V，就好像發射極與集電極之間有一開關閉合了，下面是仿真圖。
三極管開關功能——斷開
有了上面的說明，三極管實現斷開的功能就更容易理解了，只要使集電極電流為0A，那我們只要使輸入電壓大於等於5V，如下圖所示。
口口木的筆記 2019-4-30
口口木的筆記
三極管是可以當作電子開關來使用。三極管具有三個工作狀態：1)截止區；2)放大區；3)飽和區。三極管用作電子開關時，工作在截止區和飽和區。下面分別介紹NPN三極管和PNP三極管如何用作電子開關。
1. NPN三極管當作開關使用
NPN三極管當作電子開關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，負載接在集電極上。
當輸入端GPIO出現高電平時，基極會有偏置電流流過，從而導致三極管的CE極導通，使負載處於導通迴路中。
當輸入端GPIO出現低電平時，基極不會出現偏置電流，三極管CE極之間不導通，從而使負載從迴路中斷開。
2. PNP三極管當作開關使用
PNP三極管用作電子開關的典型電路圖如下圖所示，R220是基極電阻，R221是上拉電阻，負載接在集電極上。
當輸入端GPIO為低電平時，基極獲得偏置電流，三極管EC極導通，負載處於導通迴路中；
當輸入端GPIO為高電平時，基極無偏置電流流過，三極管的EC極不導通，從而使負載從迴路中斷開。
以上就是這個問題的回答，感謝留言、評論、轉發。更多精彩內容請關注本頭條號：玩轉嵌入式。感謝大家。
玩轉嵌入式
三極管特性本身就包含開關功能（實際就是三極管工作在截止區和飽和區，相當於電路的切斷和導通），被廣泛應用於各種開關電路中。基礎三極管開關電路原理如圖。
負載電阻RLD被直接跨接於三極管的集電極與電源之間，而位居三極管主電流的迴路上，輸入電壓Vin則控制三極管開關的開啟與閉合動作，當三極管呈開啟狀態時，負載電流便被阻斷，反之，當三極管呈閉合狀態時，電流便可以流通。
當Vin為低電壓時，由於基極沒有電流，三極管工作在截止區，集電極無電流，連接於集電極端的負載沒有電流，而相當於開關的斷開狀態，。
當Vin為高電壓時，由於有基極電流，三極管工作在飽和區，集電極流過更大的放大電流，因此負載迴路便被導通，而相當於開關的閉合狀態。
巧笑倩兮美目盼
通過控制三極管工作在飽和導通區和截止區就可以實現開關功能的
所謂的三極管開關功能是電子式的開關，與機械開關有一定差異的。比如用三極管控制小燈炮的點亮和熄滅，雖然沒有物理性的開關切斷，但我們也可以認為燈炮有開和關的過程。
三極管開關功能實現方法
當三極管基極（b）電流達到一定大小，三極管的B-E極為正偏（Vb>Ve）;B-C極也為正偏（Vb>=Vc），三極管將會工作在飽和區，此時三極管的集電極（C）電流Ic將不受基極（b）電流控制，可以以較大的電流工作。
三極管驅動小燈炮電路分析
- 三極管的基極(B)為低電平時，三極管處於截止區，小燈泡熄滅
三極管的基極(B)為高電平，並Ib達到一定大小時，三極管就會飽和導通，小燈炮點亮
小燈炮的點亮和熄滅過程我們就可以認為是小燈炮的開和關了。
三極管輸出高電平信號分析
- 當三極管截止時，Out輸出的是高電平
- 當三極管飽和導通時，三極管的Vce<0.7V，所以可以認為Out為低電平
- 高、低電平的變化，我們就可以認為是“開關的閉合和斷開”了
歡迎關注@電子產品設計方案，一起享受分享與學習的樂趣！關注我，成為朋友，一起交流一起學習
- 記得點贊和評論哦！非常感謝
電子產品設計方案
三極管是如何實現開關功能的?
答：根據三極管的工作輸出特性曲線圖。見下圖所示。
要想三極管工作在具有開關功能狀態，是利用它的“截止區”和“飽和區”，而放大區在簡單的控制電路中也使用。
晶體三極管為三端器件，見下圖所示。
在電路中要構成四端網絡，它的每對端子均有兩個變量（端口電壓和電流），因此要在平面座標上表示三極管的伏安特性，就必須採用兩組曲線簇，最常用的是輸入曲線和輸出特性曲線簇。
三極管的工作狀態有三個，截止區，放大區，飽和區。那麼三極管工作在什麼工作狀態是由什麼決定的呢?它是由基極電流(Ib)來決定的，與電路的組成有關係。
常用的三極管放大電路有下面三種組成。
如上圖所示，它有共發射極、共集電極、共基極，簡單來說在電子電路中將發射極直接接GND的，稱為共發，將集電極直接接GND稱為共集，將基極直接接GND稱為共基。
三極管的輸出特性是描述三極管各端電流與兩個PN結外加電壓之間的關係的一種形式，其特點是能直觀地反快晶體管的電氣性能的外部特性。
晶體管的輸出特性曲線一般用實驗方法描繪或專用儀器（如晶體管圖示儀或雙蹤示波器）測量得到。
下面簡單分析一下三極管的三個區域的條件。
①截止狀態：工作條件，發射結反偏，三極管斷開。當加在三極管發射結的電壓小於PN 結的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發射極之間相當於開關的斷開狀態，我們稱三極管處於截止狀態。一般將ＩＢ≤０的區域稱為截止區, 在圖中為ＩＢ＝０的一條曲線的以下部分。此時ＩＣ也近似為零。由於各極電流都基本上等於零, 因而此時三極管沒有放大作用。 其實ＩＢ＝０時, ＩＣ並不等於零, 而是等於穿透電流ICEO。
一般硅三極管的穿透電流小於１μA, 在特性曲線上無法表示出來。鍺三極管的穿透電流約幾十至幾百微安。
當發射結反向偏置時, 發射區不再向基區注入電子, 則三極管處於截止狀態。所以, 在截止區, 三極管的兩個結均處於反向偏置狀態。對ＮＰＮ三極管, ＵＢＥ＜０, ＵBC＜０。
②放大狀態：工作條件，發射結正偏，起放大作用。當加在三極管發射結的電壓大於PN 結的導通電壓，並處於某一恰當的值時，三極管的發射結正向偏置，集電結反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數β＝ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態。此時發射結正向運用, 集電結反向運用。 在曲線上是比較平坦的部分, 表示當ＩＢ一定時, ＩＣ的值基本上不隨ＵCE而變化。在這個區域內,當基極電流發生微小的變化量ΔＩＢ時, 相應的集電極電流將產生較大的變化量ΔＩＣ, 此時二者的關係為ΔＩＣ＝βΔＩＢ
③飽和狀態：工作條件，發射結正偏，集電結正偏，三極管導通。當Ube過大，Ic也很大，這樣就導致集電極反向偏置電壓很小，於是PN結不再具備能將電子從基區拉到集電極的能力了，此時PN有可能出現正偏現象，如果再提高Vcc的大小，Ic也會隨著提高。
下圖為一最簡單的利用三極管的火災報警電路。
圖中VU、VT2、VT3組成警笛
發生器，能產生緊迫的警笛一樣的聲音，給人造成緊張的
感覺。VU(BT33)構成三角波發生器，其輸出的三角波加到VT2、VT3等組成的音頻振盪器的輸入端，使輸出的音頻像警笛一樣慢慢上升和下降，這等於音頻振盪器受到三角波的調製。
圖中兩個平行金屬板A、B為檢測火焰的兩個電極，沒有火焰時，兩個電極間絕緣。此時, 場效應晶體管VF的柵極經 20MQ的電阻接地，而漏極電流在源極電阻R2上產生的電壓作為場效應晶體管的柵偏壓(負柵壓)加在柵極，這時ⅤF工作在負柵壓狀態，漏極電流很小，因此穩壓管VS不導通，VT1截止，繼電器線圈K不吸合，VU、VT2、VT3組成的警笛音響發生器斷電，沒有報警聲音。
當有火熔時，兩個電極間的氣體在高溫下被電離，極板之間導電。場效應管VF的漏極電流增大，R2上的電壓降增大，穩壓管擊穿導體，VT1也導體，繼電器線圈K吸合，它的動合觸點閉合，接通了音響發聲，發出報警聲音。
以上為個人觀點，僅供提問者和頭條的閱讀者們參考。
知足常樂2019.5.1日於上海
