【经验】数字晶体管的使用方法和选型方法
使用Arduino或Raspberry Pi驱动LED或电机时，会用到使用了电阻和晶体管的驱动电路。如果只是电路实验，那么自由组合电阻和晶体管更方便，但在真正的电子制作中，则最好要尽量减少零部件数量，以避免在组建大规模电路时发生接点不良问题或引发错误。这次，我们将为大家介绍一种“数字晶体管”，它可以减少所使用的电子元器件数量，提高可靠性并降低成本。
内置电阻的晶体管—数字晶体管
数字晶体管是在晶体管封装中内置了电阻的电子器件。要想使用Arduino和Raspberry Pi这类的微控制器点亮LED或让继电器工作，就需要由晶体管和电阻组成的驱动电路（开关）。驱动电路很简单，但需要用电阻来限制流过基极的电流。数字晶体管已经内置了电阻，因此只用1枚晶体管即可创建驱动电路。世界上第一个数字晶体管是由ROHM开发出来的。现在，也有其他公司出售这种产品，也被称为“电阻内置型晶体管”。
图 1
晶体管开关为什么需要电阻？
在领略数字晶体管的魅力之前，让我们先简要回顾一下为什么晶体管需要电阻。晶体管分为几类，在这里我们将介绍双极晶体管。
要控制晶体管的ON/OFF，就需要让基极流过电流。如果在基极上施加电压，那么基极虽然会流过电流，但直接施加电压将会使负载电流呈指数级提高，因此即使是微小的电压变化也会给器件工作带来很大影响。在最坏的情况下，可能会导致晶体管和微控制器损坏，或者因微量静电引发误动作等。
因此，为了使双极晶体管稳定工作，需要在基极连接输入电阻，以限制施加到基极的电流。
图 2
数字晶体管的使用方法
数字晶体管是一种内置有电阻的简单电子器件，试用一下就能了解其优点了。使用数字晶体管所带来的好处包括“减少安装面积（实现电路小型化）”、“减少元器件数量（降低安装成本）”和“提高可靠性”等。
下面作为使用数字晶体管的示例，用两张图比较了在制作LED点亮电路时，电路的规模会发生多大的变化。
图 3 使用普通晶体管的LED驱动电路×4示例。基极中的限流电阻使电子元器件的布局和布线变得更复杂了
图 4 如果使用数字晶体管，可以省去电阻，因此可以缩减电路规模，更节省空间，布线也减少了，不仅可以在相同面积中增加功能，还可减少布线问题
在使用普通的晶体管时，需要18处布线和20个电子元器件，而如果换成数字晶体管，则布线减少至14处，电子元器件减少至12个。由于元器件数量减少，面包板插入工作量也减少了约30%。
更少的布线意味着接触不良和错误等问题也会相应地减少。这只是一个面包板的例子，如果是在实际产品中的量产电路，那么即使减少一个元器件数量，也能带来巨大的降本效果。由此可见，数字晶体管是可以轻松降低成本和提高电路可靠性的电子器件。
图 5
在电路图上，数字晶体管通常用虚线包围，表示晶体管和电阻是一体化封装的。在电路图上，用DT1、DT2、……这样的器件编号来标注。
数字晶体管的选型方法
根据集电极电流和基极连接的电阻，数字晶体管又分为很多种。数字晶体管的选型步骤与普通晶体管用作开关时确定基极连接电阻的步骤相同。
ROHM的数字晶体管产品页面上提供了数字晶体管的选型工具。当您输入极性、电源电压、输入电压及输出电流这四个参数后，它会自动帮您选出最合适的晶体管，所以如果您不确定要选用什么样的产品，可以尝试使用这个选型工具。
图 6 数字晶体管选型工具
数字晶体管总结
当您听到“数字晶体管”这个词时，可能会感觉它比普通晶体管更难，但实际上它是一种用于开关工作的简单电子器件，实际试用一下就会发现其实既简便又易用。
即便是在面包板上的电子制作中，使用数字晶体管也可以减少元器件数量，同时还可以减少接点不良等问题，因此，即使在小规模的电子制作和工作情况验证中，使用数字晶体管也可以带来很多好处。对于那些经常需要使用晶体管进行开关工作的人来说，建议常备数字晶体管。
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