【導讀】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
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）。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根導線和20個電子元器件，但如果換成數(shù)字晶體管，導線數(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
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雜，但實際上它們只是用于開關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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