三極體是一種控制電流的半導體器件。

三極體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接面，兩個PN接面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。

三極體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體開關電路為例，

圖中的三極體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。

三極體作為電子開關使用時工作於開關狀態，此時只要控制三極體的基極電流，即可使三極體導通或截止，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，來介紹一下三極體是如何作為電子開關使用的。▲ NPN型三極體構成的電子開關。

上圖是採用NPN型三極體構成的電子開關，LED是三極體的集電極負載（這裡未畫出LED的限流電阻），三極體在這裡作為電子開關使用，控制著LED的亮與滅。三極體的基極為控制端，R為基極限流電阻。想透過三極體控制LED的亮與滅，只要在Vin端接入合適的控制訊號即可。

假設想讓LED點亮，我們只要將Vin端與＋5V電源連線即可，此時三極體的基極獲得足夠大的基極電流而導通，導通後三極體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，三極體因無基極電流而截止，三極體截止後，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型三極體構成的電子開關。

PNP型三極體作為電子開關使用時，工作原理與上述的NPN型三極體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，三極體作為電子開關時，只要在管子的基極接一個阻值合適的限流電阻，透過控制基極電流即可控制其集電極負載的通斷。

三極體是最基本的電子元器件之一，其用途廣泛。想要知道三極體是怎麼實現電子開關的功能，首先要了解三極體的基本原理。

三極體和MOS管都可以作為電子開關使用，三極體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。

三極體有兩種型別，NPN型和PNP型，其結構示意圖如下圖所示。可以看出，三極體是由兩個PN接面經過特殊的工藝技術處理形成的。三極體有三個極：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。

▲三極體的結構圖

三極體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，具體跟三極體的特性有關，每個三極體型號都會有自己的死區電壓，具體可查三極體型號的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為三極體的放大倍數。

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。

▲三極體曲線圖

瞭解了三極體的基本原理之後，那麼，三極體是怎麼實現電子開關功能的呢？

電子開關主要控制三極體處於兩個工作區間：飽和區和截止區，

三極體飽和-----實現電子開關的“開”功能

三極體截止-----實現電子開關的“關”功能

當然，三極體處於非飽和區間的放大區，三極體也處於導通狀態，也可以實現三極體的開狀態，只是此時的電流並未達到三極體的最大電流，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。一般我們使用三極體當電子開關時，為了能夠使三極體達到最大輸出電流，一般都會設計將三極體處於飽和區間。

下面三極體控制燈泡為例，透過處理器（比如微控制器、DSP、ARM、FPGA等）的I/O口控制小燈泡，NPN和PNP三極體的接法有些不同，NPN型三極體當下管使用，控制燈泡的負極；PNP型三極體當上管使用，控制燈泡的正極。（為什麼NPN型三極體當下管使用，而PNP型三極體當上管使用？在本人另一回答當中有詳細說明）

具體原理如下圖所示。

▲三極體控制燈泡原理

NPN型三極體原理實現過程：當I/O口輸入低電平時，由於Ube＜死區電壓，Ib=0，三極體處於截止狀態，所以燈泡不亮；當I/O口輸入高電平（3.3V或5V等）時，三極體導通，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，使三極體處於飽和狀態，計算方法為：R1≈(U-Ube)*β/Ic，其中U為I/O口輸入電壓，β為三極體放大倍數，Ic為三極體最大集電極電流，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型三極體原理實現過程與NPN型三極體類似，PNP型三極體控制燈泡的正極，具體過程：當I/O口輸入高電平（VCC）時，UBE無壓差，Ib=0，三極體處於截止狀態，所以燈泡不亮；當I/O口輸入低電平時，三極體處於導通狀態，燈泡燃亮。