使用Arduino或Raspberry Pi驅(qū)動(dòng)LED或電機(jī)時(shí)，會(huì)用到使用了電阻和晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。如果只是電路實(shí)驗(yàn)，那么自由組合電阻和晶體管更方便，但在真正的電子制作中，則最好要盡量減少零部件數(shù)量，以避免在組建大規(guī)模電路時(shí)發(fā)生接點(diǎn)不良問題或引發(fā)錯(cuò)誤。
這次，我們將為大家介紹一種“數(shù)字晶體管”，它可以減少所使用的電子元器件數(shù)量，提高可靠性并降低成本。

1. 內(nèi)置電阻的晶體管——數(shù)字晶體管

數(shù)字晶體管是在晶體管封裝中內(nèi)置了電阻的電子器件。
要想使用Arduino和Raspberry Pi這類的微控制器點(diǎn)亮LED或讓繼電器工作，就需要由晶體管和電阻組成的驅(qū)動(dòng)電路（開關(guān)）。驅(qū)動(dòng)電路很簡(jiǎn)單，但需要用電阻來限制流過基極的電流。
數(shù)字晶體管已經(jīng)內(nèi)置了電阻，因此只用1枚晶體管即可創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)電路。

世界上第一個(gè)數(shù)字晶體管是由ROHM開發(fā)出來的。現(xiàn)在，也有其他公司出售這種產(chǎn)品，也被稱為“電阻內(nèi)置型晶體管”。

2. 晶體管開關(guān)為什么需要電阻？

在領(lǐng)略數(shù)字晶體管的魅力之前，讓我們先簡(jiǎn)要回顧一下為什么晶體管需要電阻。晶體管分為幾類，在這里我們將介紹雙極晶體管。

要控制晶體管的ON/OFF，就需要讓基極流過電流。如果在基極上施加電壓，那么基極雖然會(huì)流過電流，但直接施加電壓將會(huì)使負(fù)載電流呈指數(shù)級(jí)提高，因此即使是微小的電壓變化也會(huì)給器件工作帶來很大影響。在最壞的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致晶體管和微控制器損壞，或者因微量靜電引發(fā)誤動(dòng)作等。
因此，為了使雙極晶體管穩(wěn)定工作，需要在基極連接輸入電阻，以限制施加到基極的電流。

3. 數(shù)字晶體管的使用方法

數(shù)字晶體管是一種內(nèi)置有電阻的簡(jiǎn)單電子器件，試用一下就能了解其優(yōu)點(diǎn)了。
使用數(shù)字晶體管所帶來的好處包括“減少安裝面積（實(shí)現(xiàn)電路小型化）”、“減少元器件數(shù)量（降低安裝成本）”和“提高可靠性”等。

下面作為使用數(shù)字晶體管的示例，用兩張圖比較了在制作LED點(diǎn)亮電路時(shí)，電路的規(guī)模會(huì)發(fā)生多大的變化。

使用普通晶體管的LED驅(qū)動(dòng)電路×4示例。基極中的限流電阻使電子元器件的布局和布線變得更復(fù)雜了

如果使用數(shù)字晶體管，可以省去電阻，因此可以縮減電路規(guī)模，更節(jié)省空間，布線也減少了，不僅可以在相同面積中增加功能，還可減少布線問題

在使用普通的晶體管時(shí)，需要18處布線和20個(gè)電子元器件，而如果換成數(shù)字晶體管，則布線減少至14處，電子元器件減少至12個(gè)。由于元器件數(shù)量減少，面包板插入工作量也減少了約30%。
更少的布線意味著接觸不良和錯(cuò)誤等問題也會(huì)相應(yīng)地減少。這只是一個(gè)面包板的例子，如果是在實(shí)際產(chǎn)品中的量產(chǎn)電路，那么即使減少一個(gè)元器件數(shù)量，也能帶來巨大的降本效果。由此可見，數(shù)字晶體管是可以輕松降低成本和提高電路可靠性的電子器件。

在電路圖上，數(shù)字晶體管通常用虛線包圍，表示晶體管和電阻是一體化封裝的。在電路圖上，用DT1、DT2、……這樣的器件編號(hào)來標(biāo)注。

4. 數(shù)字晶體管的選型方法

根據(jù)集電極電流和基極連接的電阻，數(shù)字晶體管又分為很多種。數(shù)字晶體管的選型步驟與普通晶體管用作開關(guān)時(shí)確定基極連接電阻的步驟相同。（關(guān)于電阻的計(jì)算方法，請(qǐng)參閱通過Raspberry Pi控制LED閃爍來進(jìn)一步了解歐姆定律、GPIO和晶體管。）
ROHM的數(shù)字晶體管產(chǎn)品頁(yè)面上提供了數(shù)字晶體管的選型工具。當(dāng)您輸入極性、電源電壓、輸入電壓及輸出電流這四個(gè)參數(shù)后，它會(huì)自動(dòng)幫您選出最合適的晶體管，所以如果您不確定要選用什么樣的產(chǎn)品，可以嘗試使用這個(gè)選型工具。

5. 數(shù)字晶體管總結(jié)

當(dāng)您聽到“數(shù)字晶體管”這個(gè)詞時(shí)，可能會(huì)感覺它比普通晶體管更難，但實(shí)際上它是一種用于開關(guān)工作的簡(jiǎn)單電子器件，實(shí)際試用一下就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)既簡(jiǎn)便又易用。
即便是在面包板上的電子制作中，使用數(shù)字晶體管也可以減少元器件數(shù)量，同時(shí)還可以減少接點(diǎn)不良等問題，因此，即使在小規(guī)模的電子制作和工作情況驗(yàn)證中，使用數(shù)字晶體管也可以帶來很多好處。
對(duì)于那些經(jīng)常需要使用晶體管進(jìn)行開關(guān)工作的人來說，建議常備數(shù)字晶體管。

審核編輯 黃宇