使用Arduino或Raspberry Pi驅動LED或電機時，會用到使用了電阻和晶體管的驅動電路。如果只是電路實驗，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量，以避免在組建大規模電路時發生接點不良問題或引發錯誤。
這次，我們將為大家介紹一種“數字晶體管”，它可以減少所使用的電子元器件數量，提高可靠性并降低成本。

1. 內置電阻的晶體管——數字晶體管

數字晶體管是在晶體管封裝中內置了電阻的電子器件。
要想使用Arduino和Raspberry Pi這類的微控制器點亮LED或讓繼電器工作，就需要由晶體管和電阻組成的驅動電路（開關）。驅動電路很簡單，但需要用電阻來限制流過基極的電流。
數字晶體管已經內置了電阻，因此只用1枚晶體管即可創建驅動電路。

世界上第一個數字晶體管是由ROHM開發出來的。現在，也有其他公司出售這種產品，也被稱為“電阻內置型晶體管”。

2. 晶體管開關為什么需要電阻？

在領略數字晶體管的魅力之前，讓我們先簡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，那么基極雖然會流過電流，但直接施加電壓將會使負載電流呈指數級提高，因此即使是微小的電壓變化也會給器件工作帶來很大影響。在最壞的情況下，可能會導致晶體管和微控制器損壞，或者因微量靜電引發誤動作等。
因此，為了使雙極晶體管穩定工作，需要在基極連接輸入電阻，以限制施加到基極的電流。

3. 數字晶體管的使用方法

數字晶體管是一種內置有電阻的簡單電子器件，試用一下就能了解其優點了。
使用數字晶體管所帶來的好處包括“減少安裝面積（實現電路小型化）”、“減少元器件數量（降低安裝成本）”和“提高可靠性”等。

下面作為使用數字晶體管的示例，用兩張圖比較了在制作LED點亮電路時，電路的規模會發生多大的變化。

使用普通晶體管的LED驅動電路×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雜了

如果使用數字晶體管，可以省去電阻，因此可以縮減電路規模，更節省空間，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，需要18處布線和20個電子元器件，而如果換成數字晶體管，則布線減少至14處，電子元器件減少至12個。由于元器件數量減少，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誤等問題也會相應地減少。這只是一個面包板的例子，如果是在實際產品中的量產電路，那么即使減少一個元器件數量，也能帶來巨大的降本效果。由此可見，數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、……這樣的器件編號來標注。

4. 數字晶體管的選型方法

根據集電極電流和基極連接的電阻，數字晶體管又分為很多種。數字晶體管的選型步驟與普通晶體管用作開關時確定基極連接電阻的步驟相同。（關于電阻的計算方法，請參閱通過Raspberry Pi控制LED閃爍來進一步了解歐姆定律、GPIO和晶體管。）
ROHM的數字晶體管產品頁面上提供了數字晶體管的選型工具。當您輸入極性、電源電壓、輸入電壓及輸出電流這四個參數后，它會自動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品，可以嘗試使用這個選型工具。

5. 數字晶體管總結

當您聽到“數字晶體管”這個詞時，可能會感覺它比普通晶體管更難，但實際上它是一種用于開關工作的簡單電子器件，實際試用一下就會發現其實既簡便又易用。
即便是在面包板上的電子制作中，使用數字晶體管也可以減少元器件數量，同時還可以減少接點不良等問題，因此，即使在小規模的電子制作和工作情況驗證中，使用數字晶體管也可以帶來很多好處。
對于那些經常需要使用晶體管進行開關工作的人來說，建議常備數字晶體管。

審核編輯 黃宇