光敏三极管的的内部结构与普通三极管接近，也分成三个区：即发射区、基区和集电区。发射区和集电区均有电极引出，一般基极不引线。图2所示为NPN型三极管的结构简化模型和基本电路。当基极开路时，集电结反偏，当光照射到集电结附近的基区时，在PN结附近产生电子－空穴对，它们在内电场作用下定向运动形成光电流。由于产生的光电流相当于一般敏三极管具有比光敏二极管更高的灵敏度。但光敏三极管的暗电流也较大。

　　光敏二极管和三极管的基本特性很多，如光谱特性、伏安特性、温度特性等，这里仅介绍其光照特性。图3为硅光敏管的光照特性曲线。从图中可以看出，光敏二极管的光照特性曲线线性比较好，而三极管在照度较小时，光电流随照度增加较小，而在大电流（光照度为几千勒克斯）时出现饱和现象（图中未画出），因为三极管的电流放大倍数在小电流和大电流时都要下降。

　　2．晶体管无触点开关－反相器。晶体管反相器是一种很简单的无触点开关。图4是晶体管反相器的工作原理图，图4（a）是基本电路，图4（b）是输入、输出波形。

当无输入信号（即输入端为零电位）时，晶体管截止，输出端电位接近Ucc，这时相当于开关断开的情况。
　　当输入端加上信号（例如为＋6V）时，晶体管处于饱和状态，输出端电位近似为零，电源电压机几乎全部在Rc上。这时相当于开关接通的情况。
　　由此可见，晶体管输入端状态和输出端状态刚好相反：输入为高电位时，输出为低电位；输入为低电位时，输出为高电位；所以可称之为反相器。又因为它相当于一个没有机械触点的开关，所以属于无触点开关。
　　图4（a）中的Rc是集电极负载电阻，若直接以继电器代替，就构成了晶体管继电器，如图5所示。图中S表示传递信号源，如光敏元件、热敏元件等。依据信号源的不同，可以做成各种性能的继电器，如光电继电器、时间继电器、温度继电器等。当S闭合时，通过RB供给晶体管V足够的电流使其饱和导通，继电路KA动作。若信号源接点S断开，V截止，KA释放。二极管VD的作用是，当晶体管截止时，为继电器KA绕组中的感应电流提供一条回路，避免绕组上产生过大的感应电势。VD1的作用也是防止晶体管截止时，基极－发射极承受过大的反向电压而损坏。

　　设备中光电继电器应用很多，简单的光电继电器如图6所示。图中所示电路以光电三极管接收光信号。当无光照或光照很微弱时，光电管VP只有暗电流存在，管阻很大，使晶体管V的基极电流和集电极电流均很小，继电器得不到足够的驱动电流。一旦光照出现，光电流使VP管阻变得很小，V的基极电流明显增大，使继电器动作。由此可见，继电器的动作完全由光信号控制，因此称为光电断电器。
　　3．接近开关。现在应用较多的按近开关，是以晶体管振荡为核心组成的无触点开关，这种开关是当铁磁靠近（无须接触）它的晶体管振荡器的空间磁场时，在铁磁体内部产生涡流，消耗振荡能量，使振荡减弱，直至最后停止振荡；而当铁磁体离开后，晶体管振荡器重新恢复振荡，即由振荡器是否振荡反铁磁挡块是否接近开关。按近开关具有反应迅速、定位精确、寿命长以及没有机械碰撞等优点。目前已被广泛应用于行程控制、定位控制以及各种安全保护控制等方面。
　　图7是某种接近开关的电路，它是由LC振荡电路、开关电路及射极输出器三部分组成。由V1组成振荡器，其中L2、C2组成选频电路，L1是反馈线圈，L3是输出线圈，这三线圈绕在同一磁芯上，如图7（a）所示。
　　当铁磁体没有靠近开关的感应头时，振荡电路维持振荡，L3上有交流输出，经二极管VD1整流后使V2获得足够偏流而工作于饱和导通状态，此时Uce2≈0,V3截止，射极输出器无输出，接在输出端的继电器KA不通电。
　　当铁磁体接近感应头时，铁磁体感应产涡流，由于涡流的去磁作用，削弱L1与L2之间的耦合，使得反馈量不足以维持振荡，因而振荡器被迫停振，L3上无交流输出，V2截止，若R7＞＞R5，此时Uce2≈Ucc，射极输出器输出也接近Ucc，使继电器KA通电动作。
　　图7（c）是接近开关动合触点的符号。
　　V3采用射极输出，是为了提高带负载能力。RF为正反馈电阻，当电路停振时，通过它把V2的集电极电压反馈一部分到V1的发射极，使发射极电位提高，以保证振荡电路迅速而可靠的停振，而当电路起振时，Uce2≈0,无反馈电压，使振荡电路迅速恢复振荡，使开关的动作更为迅速和准确。
　　图7 晶体管接近开关

　　4．集－基耦合双稳态触发器。晶体管反相器虽然有开关特性，但是在它的翻转过程中（由截止到饱和导通或由饱和导通到截止），存在一个过渡性质的放大工作状态，这时无法确定它是处于“开”还是“关”的状态。这里我们介绍一种可以有效减小中间状态的集－基极耦合双稳态触发器。
　　把两个反相器电路交叉耦合起来，加上公用的发射极电阻，便可构成这样一个触发器，如图8所示，晶体管V1的集电极输出电压通过电阻R2耦合到晶体管V2的基极，同样V2的集电极输出电压通过又一个电阻R2耦合到晶体管V1的基极。所以这是一个集－基耦合的反馈电路。由于电路是对称的，人们可能认为两个晶体管工作状态相同，其实由于交叉耦合正反馈的结果，电路产生不平衡，将使电路突变到一个管子饱和，另一个管子截止。假定电源刚加上时，V2比V1导通强一点，则会由于VC2低一些，Vb1也低一些，从而使V1趋向截止。V1趋向截止，V2进一步导通，又会使CC2进一步降低，Vb1进一步降低，V1更加截止。这一过程一直到V2饱和，V1截止时才结束，这是电路的一个稳态。当然电路也可能进入另一个稳态：V1饱和导通，V2截止。

　　由于该电路构成交叉耦合的正反馈，这两种状态转换（即由饱和到截止，或由截止到饱和）的过程十分迅速，可视为“突变”，这样该电路更近似为无触点开关电路。
　　双稳态触发器状态的改变是通过触发电路来实现的，常用的触发方式有两类：一类称为置位复位方式，它可以使触发器预置，即置0或置1，而不管触发器原来状态如何；另一类称为计数触发方式，每来一个输入信号，电路的状态就翻转一次。这类触发方式的电路如图9所示。采用计数输入触发时，只用一个触发信号（负脉冲）去控制触发器工作，当V1截止时，负脉冲就自动加一V1的发射极，使触发器翻转。而当V2截止时，负脉冲将自动使V2翻转。
　　置位和复位触发器的工作原理也是迫使截止管导能，但输入信号是分别加到相应三极管基极上。假定Q＝0，即V2导通，V1截止。在置位端加一正脉冲，其幅度足够大，能克服V1的反向偏置，则V1导通，V2截止，使Q＝1；同理，在复位端加一正脉冲信号，可使Q＝0。
　　集－基耦合双稳态触发器电路形式有多种，其原理和功能类似，这里不再一一介绍。
　　由于集成触发器的广泛应用，现已很少使用由分立元件组成的双稳态触发器。对于早期生产的印刷设备，如PDQ－02A骑马联动订书机的测书控制装置和出书计数器仍由集－基耦合双稳态触发器构成顺序寄存器和计数器。
　　5．固态继电器。固态继电器（SSR）是采用固体元件组装成的一种无触点开关器件，是80年代进入实用阶段的一种新技术产品，是用小的电气信号控制大功率交直流负载的一种新型电子开关，具有体积小、无火花、无噪音、无污染、无电磁干扰、开关速度快、稳定性好、可靠性高、输出输入完全隔离、抗干扰能力强等突出优点，并具有抗震、防潮、耐腐蚀和防暴能力。另外，它与TTL，CMOS等数字集成电路、运算放大器以及计算机的接口都很简单，这是电磁式继电器所无法比拟的。在进口的印刷设备中，这种继电器应用很多。随着半导体技术的发展，固态继电器的性能不断提高价格逐渐降低，它的应用必定会越来越广泛。
　　固态继电器按负载电源类型可分为交流（AC－SSR）和直流（DC－SSR）两类，现分述其工作原理。
　　（1）直流固态继电器（DC－SSR）。直流型SSR多为四端型SSR，四端型是指有两个输入端，两个输出端。这是近年发展起来的多用途开关。图10是这种SSR的原理框图，继电器输入端仅要求很小的控制电流，输出用于直流大功率控制场合。

　　图中VPC是光电耦合器，主要由发光二极管和光敏三极管两部分组成。它是把发光二极管和光敏元件装在一个密封的管壳内，以前者的引线作为输入端，以后者的引线作为输出端，构成光电耦合器。在这里光电耦合器是用于耦合脉冲信号的，当VPC输入低电平时，发光管和光敏管都截止，输出取高电平；当输入为高电平时，发光管导通，光敏管饱和，输出低电平。由于输入输出通过光信号，输出输入之间在电路上实现了隔离，因此VPC又叫光电隔离器。具体电路这里不作介绍。
　　（2）交流固态继电路（AC－SSR）。交流型SSR是用双向可控硅作为开关器件。双向可控硅可看作两个反向的单向可控硅做在同一硅片上，这种可控硅具有双向导通功能，它的通断情况由控制极决定，当控制极无信号时，可控硅阳极之间呈高阻状态，可控硅截止；而当阳极和阴极之间加上大于阈值的电压时，就可利用控制极电压来使管子导通。但需注意的是，当双向可控硅接着感性负载时，电流与电压间有一定的相位差，当电流为零时，电压可能不为零，且超过转换电压，使管子反向导通。故要可控硅能承受这种反向电压，并在回路中加RC网络加以吸收。
　　交流型SSR可分为过零型和随机导通型两种。对于随机型SSR，在输入信号时，不管负载电源电压相位如何，负载端立即导通；而过零型必须在负载电源电压接近零且输入信号有效时，输出端负载电源才导通。而当输入端的控制电压撤消后，流过双向可控硅负载的电源电压为零时即关断。
工业自动控制系统中普遍采用的是过零触发型交流SSR。它一般由信号输入电路、光电隔离、过零触发双向可控硅、RC吸收电路组成。图11为这种SSR的原理电路（输入电路未画出）。
　　图中的VPC是一个以光控可控硅为输出器件的光电耦合器。它除了传递控制信号外，还具有隔离功能。光控可控硅依靠VD1－VD4通过整流从交流电源取得正向工作电压，使它在交流正、负两个半周内均处在待触发状态。R1和C1并联后接于可控硅的控制极，以削弱干扰的影响。
　　过零检测环节由R2、R3和晶体管V构成。这里所谓的“零”并非指交流电压为0V瞬时值，而是指OV附近的一个电压小区间，大约在±10－±15V，称为零区。若交流电压过大，落在零区之外，则由R2、R3分压后的电压可使三极管V饱和，把光控硅的控制极和阴极短路。此时即使输入端有正向电流使发光管发光，也无法使光控管导通。只有在交流电压经过零区时，V才能因基极电压过低而近乎截止，使得光控管才有可能导通，向可控硅VT提供触发电压。适当选择R2和R3的值可调整零区的范围。
　　电阻R4为光控可控硅的限流电阻；R5为触发电阻，VT依靠它取得触发脉冲；R6、C2构成阻容吸收网络，用VT的保护。

　　当输入端出现信号时，一旦交流电压过零，光控可控硅即导通，R5上形成的电压马上触发VT导通，把负载R1与交流电源接通。输入信号消失后，光控管即截止，R5上的触发电压随即消失，这样，待交流电压过零时，VT因失去维持电流而关断，于是负载失电。它的工作波形如图12所示。

　　以上介绍了几种无触点开关，它们实际上是由晶体管等组成的继电器，这种继电器适用于微弱的控制电流或无触点控制。但晶体管继电器也有它的缺点，即断通电阻比小(104-106)，抗干扰能力差，易受温度变化的影响，参数稳定性较差等。而这些正是电磁继电器的优点，为了发挥各自的特长，弥补自身的不足，目前常将它们结合使用，即用晶体管继电器作为感应元件，用有触点继电器作为执行元件，这种继电器称为混合式继电器。
　　继电器是一种根据电量或非电量（如电压、电流、转速、时间、温度等）的变化，开闭控制电路（小电流电路），自动控制和保护电力拖动装置的电器。自动控制系统对继电器的基本要求是：反应灵敏准确、动作迅速、工作可靠、性能稳定、操作频率高、结构简单、经久耐用、消耗功率小。
　　为了适应各种不同的需要，继电器的种类和形式很多，按用途可分为：控制用继电器及保护用继电器；按动作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、热力式继电器、电子式继电器等；按动作时间延时继电器，这些都是印刷设备中常用而电工学中较少涉及的继电器。
　　1．电磁式电流继电器的结构与工作原理。由于电磁式继电器具有结构简单、工作可靠、坚固耐用、价格便宜等优点，应用极其广泛，它是最为典型和常用的继电器。
　　图13是电磁式电流电器的结构示意图。当通过线圈2的电流超过某个定值时，街铁3所受的吸引力大于弹簧6对它产生的反力，它就被铁芯1吸合，带动机械装置使常开触头闭合，常闭触头断开。若继电器断电，在恢复弹簧作用下使触头回复原位。
电流继电器是反映电流变化的继电路，它有吸引线圈匝数少且线径较粗，能通过较大电流，使用时与负载串联。电压继电器是反映电压变化的继电器，它的吸引线圈匝数多且线径细，用时线圈与被反映电压并联。电压继电器的原理与电流继电器类似，应用也非常广泛。