三极管开关电路工作原理解析
图1所示是NPN三极管的 共射极电路，图2所示是它的特性曲线图，
图中它有3 种工作区域：截止区(Cutoff Region)、线性区 (Active Region) 、饱和区(Saturation Region)。
三极管是以B 极电流IB 作为输入，操控整个三极管的工作状态。
若三极管是在截止区，IB 趋近于0 (VBE 亦趋近于0)，发射区没有电子注入基区，C 极与E 极间约呈断路状态，Ib = 0，VCE = VCC。
（但由于分子的热运动，集电集仍有小量电流通过，即Ic=Iceo称为穿透电流，常温时Iceo约为几微安，锗管约为几十微安至几百微安）
详细分析：发射区和集电区均没有电子向基区扩散，此时C-E之间相当于一个大电阻，VCE = VCC
若三极管是在线性区，B-E 接面为顺向偏压，B-C 接面为逆向偏压，IB 的值适中 (VBE = 0.7 V)， I C =h F E I B 呈比例放大，Vce = Vcc -Rc I c = V cc - Rc hFE IB可被 IB 操控。
详细分析：射区掺杂浓度高，基区掺杂浓度低，射结正偏时发射极电子向基区扩散，形成了发射极电流Ie，其方向与电子流的方向相反。这时，虽然基区的多子空穴向射区扩散，但基区掺杂浓度低与电子流相比可以忽略，从射区扩散到基区的电子流只有少数与基区的多子空穴复合，复合掉的空穴由接在基极的正电源拉走电子来补充，从而形成了基极电流Ib，集电接反偏产生的内电场吸引电子流继续向集电区做漂移运动，形成集电极电流Ic，另一方面，集电结反偏产生的反向漂移电流ICBO到达基区后又与部分电子流相复合，使基极电流Ib减少，即有IB=IB'-ICBO。IC=Inc+ICBO
若三极管在饱和区，IB 很大，VBE = 0.6 V，VCE = 0.2 V，VBC = 0.8 V，B-C 与B-E 两接面均为正向偏压，C-E间等同于一个带有0.2 V 电位落差的通路，可得I c=( Vcc - 0.2 )/ Rc ，Ic 与 IB 无关了，因此时的IB大过线性放大区的IB 值， Ic<hFE IB 是必然的。
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，如此则VcE便接近于0，而使三极管的集电极和射极几乎呈短路。
详细分析：发射结正偏、集电结正偏，发射区和集电区电子向基区扩散与基区的多子空穴复合，形成了集电极电流Ic和发射极电流Ie，复合掉的空穴由接在基极的正电源拉走电子来补充，形成基极电流Ib
三极管在截止态时 C-E 间如同断路，在饱和态时C-E 间如同通路 (带有0.2 V 电位降)，因此可以作为开关。控制此开关的是 IB，也可以用 VBB 作为控制的输入讯号。
图3、4分别显示三极管开关的通路、断路状态，及其对应的等效电路。
图1 NPN 三极管共射极电路 图2 共射极电路输出特性曲线
图3、截止态如同断路线图 图4、饱和态如同通路
实验：三极管的开关作用
简单三极管开关：电路如图5，电阻RC是LED限流用电阻，以防止电压过高烧坏LED（发光二极管），将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔)，观察并记录对的 VOUT 以及LED 的亮度。当三极管开关为断路时，VOUT =VCC =12 V，LED 不亮。当三极管开关通路时，VOUT = 0.2V ，LED 会亮。
改良三极管开关：因为三极管由截止区过度到饱和区需经过线性区，开关的效果不会有明确的界线。为使三极管开关的效果明确，可串接两三极管，电路如图6。同样将输入信号 VIN 从0 调到最大 (等分为约20 个间隔)，观察并记录对应的VOUT 以及LED 的亮度。当VIN=0时，前一个三极管VT1工作在截止（发射区和集电区均没有电子扩散到基区，此时C-E之间相当于一个大电阻）所以Vce=Vcc=12v，因Vce=12v，三极管VT2饱和导通（发射结正偏、集电结正偏，发射区和集电区电子向基区扩散与基区的多子空穴复合，形成了集电极电流Ic和发射极电流Ie，复合掉的空穴由接在基极的正电源拉走电子来补充， 形 成了 基极电流Ib）,VOUT=0.2V,LED会亮；当VT1工作在放大区时，VCE=VCC-IC x RC=VCC- hFE x IB x RC=VCC-hFE* ((VCC-VBE)/RB) *RC=VCC-hFE* ((VCC-0.7)/RB)*RC ，即当RB，RC取值合适时，就能使VCE始终大于或者小于某个值，即使VT2始终工作在饱和区或者截止区；当VT1工作在饱和区时，VCE=0.2V,VT2截止，VOUT=VCC,LED不亮；
图5、简单开关三极管电路图 图6、改良三极管开关电路-达林顿电路图
