下面主要通過(guò)使用npn三極管進(jìn)行開關(guān)電路設(shè)計(jì)，pnp三極管的開關(guān)電路與npn的類似。
一、三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì)的可行性及必要性
可行性：用過(guò)三極管的人都清楚，三極管有一個(gè)特性，就是有飽和狀態(tài)與截止?fàn)顟B(tài)，正是因?yàn)橛辛诉@兩種狀態(tài)，使其應(yīng)用于開關(guān)電路成為可能。
必要性：假設(shè)我們?cè)谠O(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)電路中，有些電壓、信號(hào)等等需要在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行切斷，但是又不能通過(guò)機(jī)械式的方式切斷，此時(shí)就只能通過(guò)軟件方式處理，這就需要有三極管開關(guān)電路作為基礎(chǔ)了。
二、三極管基本開關(guān)電路概述
如下（圖.1）就是一個(gè)最基本的三極管開關(guān)電路，npn的基極需連接一個(gè)基極電阻（r2）、集電極上連接一個(gè)負(fù)載電阻（r1）
首先我們要清楚當(dāng)三極管的基極沒有電流時(shí)候集電極也沒有電流，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，即斷開；當(dāng)基極有電流時(shí)候?qū)?huì)導(dǎo)致集電極流過(guò)更大的放大電流，即進(jìn)入飽和狀態(tài)，相當(dāng)于關(guān)閉。當(dāng)然基極要有一個(gè)符合要求的電壓輸入才能確保三極管進(jìn)入截止區(qū)與飽和區(qū)。
圖.1 npn基本開關(guān)電路
三、三極管開關(guān)電路設(shè)計(jì)及分析
（1）截止區(qū)、飽和區(qū)條件
1、進(jìn)入截止區(qū)條件：上面提到了要使三級(jí)管進(jìn)入截止區(qū)的條件是當(dāng)基極沒有電流時(shí)候，但是在什么情況下能達(dá)到此要求呢？對(duì)硅三極管而言，其基極跟發(fā)射極接通的正向偏壓約為0.6v，因此欲使三極管截止，基極輸入電壓（vin）必須低于0.6v，以使三極管的基極電流為零。通常在設(shè)計(jì)時(shí)，為了令三極管必定處于截止?fàn)顟B(tài)，往往使vin值低于0.3v。當(dāng)然基極輸入電壓愈接近0v愈能保證三極管必處于截止?fàn)顟B(tài)。
2、進(jìn)入飽和區(qū)條件：首先集電極要接一個(gè)負(fù)載電阻r1，基極要接一個(gè)基極電阻r2，如圖.1所示。欲將電流傳送到負(fù)載上，則三極管的集電極與發(fā)射極必須短路。因此必須使vin達(dá)到足夠高的電位，以驅(qū)動(dòng)三極管進(jìn)入飽和工作區(qū)工作。三極管呈飽和狀態(tài)時(shí)，集電極電流相當(dāng)大，幾乎使得整個(gè)電源電壓vcc均跨在負(fù)載電阻上，如此則vce便接近于0，而使三極管的集電極和發(fā)射極幾乎呈短路。在理想狀況下，根據(jù)歐姆定律，三極管呈飽和時(shí)，1）集電極飽和電流應(yīng)該為:ic(飽和)=vcc/r1------------------（公式1）集電極飽和電流
2）基極電流最少應(yīng)為：
ib(飽和)=ic(sat)/β=vcc/(β*r1)--------（公式2）基極飽和電流
上式表達(dá)出了ic和ib之間的基本關(guān)系，式中的β值代表三極管的直流電流增益，對(duì)某些三極管而言，其交流β值和直流β值之間有著甚大的差異。欲使開關(guān)閉合，則其vin值必須夠高，以送出超過(guò)或等于（公式2）式所要求的最低基極電流。由于基極回路只是一個(gè)基極電阻、基極與發(fā)射極接面的串聯(lián)電路，故vin可由下式來(lái)求解：
3）基極輸入電壓vin最少應(yīng)為：
vin=ib(飽和)*r2 + 0.6v=====》vin=（+0.6v*vcc*r2）/（β*r1）----（公式3）基極飽和輸入電壓
一旦基極電壓超過(guò)或等于(公式3) 式所求得的數(shù)值，三極管便導(dǎo)通，即進(jìn)入飽和區(qū)，使全部的供應(yīng)電壓均跨在負(fù)載電阻r1上，而完成了開關(guān)的閉合動(dòng)作。
（2）實(shí)例分析之用三極管做為燈泡開關(guān)
如下電路圖.2所示，燈泡的內(nèi)阻為16歐姆，基極串接電阻為1k，三極管的直流電流增益為150，現(xiàn)在我們要確定vin的電壓為多少時(shí)候可以使三極管處于截止、飽和狀態(tài)，即可以使燈泡點(diǎn)亮或者熄滅。
圖.2
1、燈泡熄滅
只要vin小于0.3v，此時(shí)三極管進(jìn)入截止區(qū)，集電極沒有電流流過(guò)，燈泡自然就熄滅了。
2、燈泡點(diǎn)亮
要使燈泡點(diǎn)亮，則三極管的集電極必須有電流流過(guò)，即要進(jìn)入飽和區(qū)。根據(jù)公式可計(jì)算出:
集電極的飽和電流為（根據(jù)公式1）：ic(飽和)=24v/16r=1.5a
基極飽和電流為（根據(jù)公式2）：ib(飽和)=24v/(150*16)=10ma
基極輸入電壓為(根據(jù)公式3)：vin=10ma*1k+0.6v=10.6v
所以，當(dāng)vin大于或等于10.6v時(shí)候，燈泡就會(huì)點(diǎn)亮；反之，當(dāng)vin小于或等于0.3v時(shí)候，燈泡會(huì)熄滅。
由此例子可以看出，欲利用三極管開關(guān)來(lái)控制大到1.5a的負(fù)載電流的啟閉動(dòng)作，只須要利用甚小的控制電壓和電流即可。此外，三極管雖然流過(guò)大電流，卻不須要裝上散熱片，因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流流過(guò)時(shí)，三極管呈飽和狀態(tài)，其vce趨近于零，所以其電流和電壓相乘的功率之非常小，根本不須要散熱片。
（2）實(shí)例分析之用三極管做為電壓輸出開關(guān)
1、供電電壓vcc=9v；vin使用mcu的gpio口控制，輸出電壓為：0v與3.3v；要求vout的輸出電壓為4v/10ma。
2、9014的技術(shù)參數(shù)：
集電極最大耗散功率pcm＝0.4w（tamb=25℃）
集電極最大允許電流icm=0.1a 集電極基極擊穿電壓bvcbo=50v 集電極發(fā)射極擊穿電壓bvceo=45v 發(fā)射極基極擊穿電壓bvebo=5v
基極發(fā)射極飽和壓降vbe(sat)=1v (ic=100ma; ib=5ma)
β=150
圖.33、計(jì)算集電極上的電阻（r1)的值 集電極最大允許電流icm=0.1a，所以r1=vcc/0.1a=9v/0.1a=90r，所以最小集電極的電阻為90r，我們不妨定r1的電阻為10k。所以我們?nèi)1=10k。由于vout的電流輸出最大為10ma，為了留夠余量所以定為20ma或者30ma?，F(xiàn)在我們定為20ma，r1的功率為pr1=20ma*4v=0.08w<1/8。最后我們就可以定r1為10k貼片電阻（1/8w）。4、計(jì)算負(fù)載電阻（r3的值） 當(dāng)vin=0v時(shí)候，三極管截止，9014的集電極沒有電流流過(guò)，vout的值是由r1、r2這兩個(gè)電阻分壓得來(lái)的。根據(jù)分壓我們就可以算出r3的電阻值了：r3=（r1*vout）/（vcc-vout）=（10k*4v）/（9v-4v）=8k由于8k電阻比較難買到，所以我們定一個(gè)較常見的8.2k，所以r3=8.2k貼片電阻（1/8w）。5、計(jì)算基極電阻（r2的值） 我們已經(jīng)知道了vin的上限為3.3v，根據(jù)公式1、2、3就可以計(jì)算出r2的值了：r2=（vin-vbe）*β*r1/vcc=（3.3v-1v）*150*10k/9v=383k，最后定r2=370k/貼片電阻
確定的參數(shù)：r1=10k/0603 r2=370k/0603 r3=8.2k/0603測(cè)試結(jié)果：vin=3.3v時(shí)候：測(cè)試vbe=0.567v接近于0.6v，三極管已經(jīng)進(jìn)入飽和區(qū)。 萬(wàn)用表上顯示的是vout為0.1v，實(shí)際上就是vce=0.1v<<4v。vin=0v時(shí)候：萬(wàn)用表上顯示的是vout為4.06v，即符合當(dāng)初設(shè)想的4v電壓輸出。