晶体管开关电路(工作在饱和状态)在现代电路设计和应用中很常见。晶体管开关电路用于74LS、74ALS等经典集成电路，但驱动能力一般。
TTL晶体管开关电路按驱动能力分为小信号开关电路和功率开关电路。按晶体管连接方式分为发射极接地(PNP晶体管发射极接电源)和发射极跟随开关电路。1.发射极接地开关电路1.1 NPN和PNP基本开关原理图：
上述基本电路与实际设计电路仍相差甚远：由于晶体管基极电荷存储的积累效应，晶体管有一个从导通到截止的过渡过程(当晶体管截止时，基极电荷的释放因R1的存在而减缓，所以ic不会马上变为零)。也就是说发射极接地开关电路有关断时间，所以不能直接应用于中高频开关。1.2 NPN和PNP开关1实用原理图(增加加速电容)
说明：当晶体管突然导通时(IN信号突然跳变)，C1瞬间短路，快速为晶体管提供基极电流，从而加速晶体管的导通。
当晶体管突然关断时(IN信号突然跳变)，C1也会瞬间导通，为基极电荷放电提供低阻通道，从而加速晶体管的关断。c通常需要几十到几百皮法。电路中的R2是为了保证在没有IN输入高电平时晶体管保持关断；R4是为了确保三极管在没有输入低电平时保持关断。R1和R3用于基极电流限制。1.3实用NPN开关原理图2(消除基极二极管箝位)
说明：由于基极二极管的Vf比Vbe小0.2-0.4V，晶体管导通后基极电流大部分是从二极管出来再通过三极管流向地，所以流到三极管基极的电流很小，积累的电荷也很少。晶体管关断时(in信号突然跳变)，需要放电的电荷少，关断自然快。1.4实际电路设计
在实际电路设计中，需要考虑晶体管Vceo、Vcbo等。满足耐压和晶体管满足集电极功耗；通过负载电流和hfe(通过晶体管的最小hfe计算)计算基极电阻(为基极电流留出0.5至1倍的余量)。注意detji二极管的反向耐压。三极管开关电路设计三极管可以用作交流信号放大器，也可以用作开关。严格来说，三极管在作用上与一般的机械接触开关并不完全相同，但它具有一些机械开关所不具备的特性。图1显示了三极管电子开关的基本电路图。
从下图可以看出，负载电阻直接连接在晶体管的集电极和电源之间，位于晶体管主电流的回路中。
图1基本三极管开关
输入电压Vin控制三极管开关的打开和关闭动作。当三极管处于开路状态时，负载电流被阻断；反之，当三极管处于闭合状态时，电流可以流动。具体来说，当Vin处于低电压时，由于基极没有电流，集电极也没有电流，所以集电极连接的负载也没有电流，相当于接通了开关。此时，晶体管比截止区更好。
同样，当Vin处于高电压时，由于基极电流流动，更大的放大电流流过集电极，因此负载回路导通，相当于开关闭合。这时候三极管比饱和好。838电子
三极管开关电路的分析与设计
对于硅三极管，其基极发射极结的正向偏置值约为0.6伏，所以为了关断三极管，Vin必须低于0.6伏，这样三极管的基极电流为零。通常在设计中，为了保证晶体管必须处于截止状态，Vin值往往低于0.3伏。当然，输入电压越接近零伏，越能保证三极管开关处于关断状态。
为了将电流传输到负载，晶体管的集电极和发射极必须短路，就像机械开关的闭合动作一样。为了做到这一点，需要让Vin达到足够高的电平，驱动晶体管工作在饱和工作区。晶体管饱和时，集电极电流相当大，使得几乎整个电源电压Vcc都跨在负载电阻上，所以VcE接近于0，晶体管的集电极和发射极几乎短路。根据奥姆定律，在理想情况下，当晶体管饱和时，其集电极电流应为：
因此，基极电流至少应为：
上面的公式显示了ic和IB的基本关系。公式中的值代表三极管的DC电流增益。对于某些三极管来说，交流值和DC 值有很大的差别。为了闭合开关，其Vin值必须足够高，以发出超过或等于公式1要求的最小基极电流值。因为基极电路只是一个电阻和基极发射极结的串联电路，所以Vin可以通过下式求解：
等式2)一旦基极电压超过或等于等式2得出的值，三极管导通，使得所有的电源电压都在负载电阻两端，开关闭合。
总之，三极管接入图1中的电路后，其作用就像一个与负载串联的机械开关，直接利用输入电压就可以方便地控制开关的开闭方式，而不需要采用机械开关中常用的机械执行器、solenoidplunger或relayar成熟等控制方式。
为了避免混淆，本文介绍的三极管开关均采用NPN三极管。当然，NPN三极管也可以用作开关，但不太常见。示例1尝试解释在图2的开关电路中闭合开关(晶体管饱和)需要什么输入电压。并说明此时的负载电流和基极电流？解：根据等式2，在饱和状态下，所有的电源电压都完全跨在负载电阻上，所以由等式1可知。
因此，输入电压可通过以下公式获得：
图2使用三极管作为灯泡开关。
从例1-1可知，利用三极管开关，只需要很小的控制电压和电流就可以控制大到1.5A的负载电流的通断动作。另外，虽然晶体管流过的电流太大，但也不需要安装散热片，因为当负载电流流过时，晶体管已经饱和，其VCE趋近于零，所以其电流和电压相乘的功率很小，根本不需要散热片。三极管开关和机械开关的比较到目前为止，我们都是假设三极管开关导通时，其基极和发射极之间是完全短路的。事实并非如此。没有一个晶体管可以完全短路使VCE=0。当大多数小信号硅晶体管饱和时，VCE(饱和)值约为0.2伏。即使对于为开关应用而设计的开关晶体管，VCE(饱和)值也最多只能低至0.1伏，当负载电流较高时，VCE(饱和)值会略有上升。虽然大部分都是分析出来的，虽然VCE(饱和)的电压很小，本身无足轻重，但是如果串联几个三极管开关，总的压降效果会很可观。不幸的是，机械开关经常串联工作。如图3(a)所示，三极管开关无法模拟机械开关的等效电路(如图3(b)所示)，这是三极管开关的一大缺点。
图3三极管开关和机械开关电路幸运的是，三极管开关虽然不适合串联，但完全可以适合并联，如图4所示。与传统的机械开关相比，三极管开关有以下四个优点：
图4三极管开关的并联
(1)三极管开关没有可动触点部分，不用担心磨损，可以无限次使用。一般的机械开关因为触点磨损最多只能使用几百万次，而且触点容易被污染，影响工作，不能在肮脏的环境下操作。三极管开关没有触点，是密封的，所以没有这个顾虑。
(2)三极管开关的动作速度比一般开关快，一般开关的开闭时间以毫秒(ms)计算，而三极管开关以微秒(s)计算。
(3)三极管开关无弹跳现象。一般的机械开关在导通的瞬间会有一个快速连续的开闭动作，之后就可以逐渐达到稳定状态。
(4)用三极管开关驱动感性负载时，开关接通的瞬间不会产生火花。相反，当机械开关接通时，由于感性负载样本上的电流瞬间被切断，电感器的瞬时感应电压会在触点上产生电弧，不仅会腐蚀触点表面，还会产生干扰或危害。
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