【導(dǎo)讀】使用Arduinos和Raspberry Pis控制LED和電機時，您需要使用包含電阻和晶體管的驅(qū)動電路。在電路實驗中，對電阻和晶體管進行自由組合很方便，但是在用全套電子套件制作大型電路時，最好盡量減少元器件數(shù)量，以免造成接觸缺陷或連接錯誤。
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。
為了通過微控制器板（例如Arduinos或Raspberry Pis）打開LED或操作繼電器，需要使用帶有晶體管和電阻的驅(qū)動電路（開關(guān)）。驅(qū)動電路很簡單，但是需要一個電阻來限制流過基極的電流。
由于電阻內(nèi)置在數(shù)字晶體管中，因此可以直接用一個晶體管來構(gòu)成一個驅(qū)動電路。
ROHM是世界上第一家開發(fā)出被稱為“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，稱為“電阻內(nèi)置型晶體管”。為簡單起見，它有時被稱為“digi-tra”。
為什么晶體管開關(guān)需要電阻
在說明數(shù)字晶體管的優(yōu)點之前，我們先來快速了解一下為什么晶體管需要電阻。晶體管有多種類型，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，需要使電流通過基極。如果向基極施加電壓，就會有電流流通，但是如果這樣持續(xù)下去，負載電流會隨著電壓的增加呈指數(shù)增加，因此即使一個微小的電壓變動也會產(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損壞，或者可能會因少量靜電而發(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輸入電阻，以限制施加在基極上的電流。
參考：請告訴我數(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很簡單的電子元件——只是在晶體管中內(nèi)置了一個電阻。但是當您親自進行嘗試時，就會開始發(fā)現(xiàn)它們的優(yōu)點了。
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照明電路時電路尺寸的變化過程。
使用普通晶體管的4個LED驅(qū)動電路示例。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，并減少接線故障的發(fā)生
使用普通晶體管，需要18根導(dǎo)線和20個電子元器件，但如果換成數(shù)字晶體管，導(dǎo)線數(shù)量可減少到14根，電子元件數(shù)量可以減少到12個。因為減少了元件數(shù)量，將元件插入面包板所需的工作量也會減少約30%。
減少布線還能夠減少接觸不良和接線錯誤等相關(guān)問題的發(fā)生。這是一個面包板的例子，但是在對實際產(chǎn)品的電路進行量產(chǎn)時，即使減少一個組件也會產(chǎn)生顯著的降低成本效果。如此一來，數(shù)字晶體管是可以輕松實現(xiàn)降低成本和提高電路可靠性的電子器件。
在電路圖中，通常用虛線包圍晶體管，并用符號表示晶體管和電阻被內(nèi)置于一個電子器件中。電路圖上的元器件編號由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關(guān)時連接到基極的電阻的方法相同。（參考 通過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)品頁面上找到。如果輸入極性、電源電壓、輸入電壓、輸出電流四個參數(shù)，會自動選擇最合適的三級晶體管，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)
當您聽到“數(shù)字晶體管”這個詞時，可能會感覺比普通晶體管更復(fù)雜，但實際上它們只是用于開關(guān)工作的簡單電子元件，正如您所看到的那樣，這種器件其實非常易于使用。
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證中也是如此。
對于經(jīng)常使用晶體管實現(xiàn)開關(guān)工作的人來說，也非常推薦使用數(shù)字晶體管。
文章來源于DevicePlus.com英語網(wǎng)站的翻譯稿。
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