数字晶体管的结构优势和外接电阻

数字晶体管（Digital Transistor）是自带偏压电阻的晶体管（Bias Resistor Transistor），有时也称数字三极管。与普通双极晶体管的输入-输出的指数式函数变化相比，数字晶体管的输入-输出呈线性关系，而且工作状况稳定。

普通双极晶体管及增加电阻后的结构图

结构上，数字晶体管有的在基极上串联一只电阻R1，有的在基极与发射极之间并联了一只电阻R2，大多数同时连接了R1和R2。随着电阻R1、R2的组合搭配的变化，数字晶体管的型号远比普通晶体管丰富多彩。

电阻R1的作用

数字晶体管中，内置的R1电阻用来将输入电压转换成电流，使晶体管的工作状况稳定。

一般情况下，将来自IC芯片等半导体器件的输出电压直接加载到双极晶体管的输入（基极）端，利用电压控制模式使晶体管工作，这样的工作状态是不稳定的。如果在IC与基极引脚间接入电阻（输入电阻），通过电流控制模式使晶体管工作，这样就可以使它的工作状态稳定。因为，输出电流对输入电压呈指数函数变化，但对输入电流呈线性变化。

一般晶体管之所以不稳定，这可以通过对比数字晶体管的输入- 输出特性看出。用右边的电流控制，输出对输入呈线性变化；用左边的电压控制，输出对输入就呈指数函数变化。就是说，用电压控制时输入的极小变化就会引起输出电流大的变化，工作状态不稳定。

数字晶体管的输入- 输出特性曲线图

例如右边的特性曲线，当输入电流从40μA增加到2倍的80μA时，输出电流从9mA变成2倍的18mA，这是一个线性的关系；再看看左边的特性曲线，输入电压从0.7V仅仅升高了14%到达0.8V的时候，输出电流就从10mA变成70mA，增加幅度高达7倍。

也就是说，在实际应用中，如果输入电压中出现轻微的噪声时，输出电流就会出现大幅度变化，造成器件的应用范围大大受限，或者需要采取其他外部元件进行补偿。

由此可见，采用电流控制模式的双极晶体管（即数字晶体管）是稳定的，这就需要将IC的输出电压转换成基极电流，所以就需要有输入电阻R1。由于内置有这个输入电阻R1，数字晶体管有利于削减电子元器件数，可显著安装空间，而且性能稳定。

电阻R2的作用

数字晶体管有两个电阻，除了用以稳定工作状态的R1，电阻R2用来吸收、降低从输入端进来的漏电流和噪声等，可以防止晶体管误动作。

应用中，如果输入电流很小，就直接进入地线，晶体管不导通，不会产生漏电流等引起的误动作。但是，如果输入电流大，部分输入电流开始进入晶体管的基极，晶体管开始导通，并处于通常的导通状态。

可见，数字晶体管是一种稳定性好，性能优越的新型晶体管品类，可为应用系统带来整体性能提升、空间缩小、成本节约三重优势。

从厂商提供的数据表看出，数字晶体管的参数简单明了。一般晶体管的直流增益（hFE）只提供最小值，有的也标称了最大值，具体数字需要用户参考输出曲线。而数字晶体管的hFE是线性的，数据表不但提供典型值，还有最大值和最小值，使用非常方便。

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