【導(dǎo)讀】使用Arduinos和Raspberry Pis控制LED和電機(jī)時(shí)，您需要使用包含電阻和晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。在電路實(shí)驗(yàn)中，對(duì)電阻和晶體管進(jìn)行自由組合很方便，但是在用全套電子套件制作大型電路時(shí)，最好盡量減少元器件數(shù)量，以免造成接觸缺陷或連接錯(cuò)誤。
我們現(xiàn)在介紹一種“數(shù)字晶體管”，它有助于減少使用的電子元器件數(shù)量，從而提高可靠性并降低成本。
目錄
? 內(nèi)置電阻的數(shù)字晶體管
? 為什么晶體管開(kāi)關(guān)需要電阻
? 如何使用數(shù)字晶體管
? 如何選擇數(shù)字晶體管
? 數(shù)字晶體管總結(jié)
內(nèi)置電阻的數(shù)字晶體管
數(shù)字晶體管是一種在晶體管封裝中內(nèi)置了電阻的電子元件。
為了通過(guò)微控制器板（例如Arduinos或Raspberry Pis）打開(kāi)LED或操作繼電器，需要使用帶有晶體管和電阻的驅(qū)動(dòng)電路（開(kāi)關(guān)）。驅(qū)動(dòng)電路很簡(jiǎn)單，但是需要一個(gè)電阻來(lái)限制流過(guò)基極的電流。
由于電阻內(nèi)置在數(shù)字晶體管中，因此可以直接用一個(gè)晶體管來(lái)構(gòu)成一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路。
ROHM是世界上第一家開(kāi)發(fā)出被稱(chēng)為“數(shù)字晶體管”的半導(dǎo)體制造商。如今，其他公司也有出售這種產(chǎn)品的，稱(chēng)為“電阻內(nèi)置型晶體管”。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，它有時(shí)被稱(chēng)為“digi-tra”。
為什么晶體管開(kāi)關(guān)需要電阻
在說(shuō)明數(shù)字晶體管的優(yōu)點(diǎn)之前，我們先來(lái)快速了解一下為什么晶體管需要電阻。晶體管有多種類(lèi)型，但這里我們只解釋雙極型晶體管的原理。
為了控制晶體管的ON/OFF，需要使電流通過(guò)基極。如果向基極施加電壓，就會(huì)有電流流通，但是如果這樣持續(xù)下去，負(fù)載電流會(huì)隨著電壓的增加呈指數(shù)增加，因此即使一個(gè)微小的電壓變動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。在最壞的情況下，晶體管或微控制器可能會(huì)損壞，或者可能會(huì)因少量靜電而發(fā)生故障，成為隱患。
因此，為了使雙極型晶體管穩(wěn)定工作，需要在其基極上連接一個(gè)輸入電阻，以限制施加在基極上的電流。
參考：請(qǐng)告訴我數(shù)字晶體管（Digi-tra）背后的工作原理 ｜ROHM Co., Ltd.
如何使用數(shù)字晶體管
數(shù)字晶體管似乎是一個(gè)很簡(jiǎn)單的電子元件——只是在晶體管中內(nèi)置了一個(gè)電阻。但是當(dāng)您親自進(jìn)行嘗試時(shí)，就會(huì)開(kāi)始發(fā)現(xiàn)它們的優(yōu)點(diǎn)了。
使用數(shù)字晶體管有許多益處，包括“減小安裝尺寸（電路的小型化）”、“減少元器件數(shù)量（降低安裝成本）”和“提升可靠性”。
舉一個(gè)數(shù)字晶體管發(fā)揮作用的例子，下面兩幅圖比較了制作LED照明電路時(shí)電路尺寸的變化過(guò)程。
使用普通晶體管的4個(gè)LED驅(qū)動(dòng)電路示例。為限制基極電流而使用的電阻使元件布局和布線(xiàn)變得復(fù)雜
如果使用數(shù)字晶體管，可以省去電阻，減小電路規(guī)模，從而節(jié)省空間，減少布線(xiàn)量，這意味著在同一區(qū)域內(nèi)，可以增加更多功能，并減少接線(xiàn)故障的發(fā)生
使用普通晶體管，需要18根導(dǎo)線(xiàn)和20個(gè)電子元器件，但如果換成數(shù)字晶體管，導(dǎo)線(xiàn)數(shù)量可減少到14根，電子元件數(shù)量可以減少到12個(gè)。因?yàn)闇p少了元件數(shù)量，將元件插入面包板所需的工作量也會(huì)減少約30%。
減少布線(xiàn)還能夠減少接觸不良和接線(xiàn)錯(cuò)誤等相關(guān)問(wèn)題的發(fā)生。這是一個(gè)面包板的例子，但是在對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的電路進(jìn)行量產(chǎn)時(shí)，即使減少一個(gè)組件也會(huì)產(chǎn)生顯著的降低成本效果。如此一來(lái)，數(shù)字晶體管是可以輕松實(shí)現(xiàn)降低成本和提高電路可靠性的電子器件。
在電路圖中，通常用虛線(xiàn)包圍晶體管，并用符號(hào)表示晶體管和電阻被內(nèi)置于一個(gè)電子器件中。電路圖上的元器件編號(hào)由DT1，DT2……等表示。
如何選擇數(shù)字晶體管
數(shù)字晶體管因集電極電流和連接至基極的電阻的不同而分為不同類(lèi)型。數(shù)字晶體管的選擇方法和確定使用普通晶體管作為開(kāi)關(guān)時(shí)連接到基極的電阻的方法相同。（參考 通過(guò)RasPi上的LED閃爍，更多了解歐姆定律、GPIO和晶體管｜DevicePlus一文中電阻的計(jì)算方法）
數(shù)字晶體管選擇工具可在ROHM的數(shù)字晶體管產(chǎn)品頁(yè)面上找到。如果輸入極性、電源電壓、輸入電壓、輸出電流四個(gè)參數(shù)，會(huì)自動(dòng)選擇最合適的三級(jí)晶體管，所以如果您不確定該如何選擇，可以嘗試使用該方法。
數(shù)字晶體管選擇工具｜ROHM Co., Ltd.
數(shù)字晶體管總結(jié)
當(dāng)您聽(tīng)到“數(shù)字晶體管”這個(gè)詞時(shí)，可能會(huì)感覺(jué)比普通晶體管更復(fù)雜，但實(shí)際上它們只是用于開(kāi)關(guān)工作的簡(jiǎn)單電子元件，正如您所看到的那樣，這種器件其實(shí)非常易于使用。
甚至在面包板電子套件中，使用數(shù)字晶體管也可以減少使用的元器件數(shù)量以及接觸缺陷等問(wèn)題。此外，使用該電子器件可以獲得很多好處，即使在小規(guī)模的電氣工作和工作驗(yàn)證中也是如此。
對(duì)于經(jīng)常使用晶體管實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)工作的人來(lái)說(shuō)，也非常推薦使用數(shù)字晶體管。
文章來(lái)源于DevicePlus.com英語(yǔ)網(wǎng)站的翻譯稿。
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