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本文介紹了三極管飽和及深度飽和狀態的理解和判斷。 三極管飽和問題總結： 1.在實際工作中，常用Ib*β=V/R作為判斷臨界飽和的條件。根據Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶體管進入了初始飽和狀態，實際上應該取該值的數倍以上，才能達到真正的飽和;倍數越大，飽和程度就越深。 2.集電極電阻 越大越容易飽和; 3.飽和區的現象就是：二個PN結均正偏，IC不受IB之控制 問題：基極電流達到多少時三極管飽和? 解答：這個值應該是不固定的，它和集電極負載、β值有關，估算是這樣的：假定負載電阻是1K，VCC是5V，飽和時電阻通過電流最大也就是5mA，用除以該管子的β值(假定β=100)5/100=0.05mA=50μA，那么基極電流大于50μA就可以飽和。 對于9013、9012而言，飽和時Vce小于0.6V，Vbe小于1.2V。下面是9013的特性表： 問題：如何判斷飽和? 判斷飽和時應該求出基級最大飽和電流IBS，然后再根據實際的電路求出當前的基級電流，如果當前的基級電流大于基級最大飽和電流，則可判斷電路此時處于飽和狀態。 飽和的條件：1.集電極和電源之間有電阻存在 且越大就越容易管子飽和;2.基集電流比較大以使集電極的電阻把集電極的電源拉得很低，從而出現b較c電壓高的情況。 影響飽和的因素：1.集電極電阻 越大越容易飽和;2.管子的放大倍數 放大倍數越大越容易飽和;3.基集電流的大小; 飽和后的現象：1.基極的電壓大于集電極的電壓;2.集電極的電壓為0.3左右，基極為0.7左右(假設e極接地) 談論飽和不能不提負載電阻。假定晶體管集-射極電路的負載電阻(包括集電極與射極電路中的總電阻)為R，則集-射極電壓Vce=VCC-Ib*hFE*R，隨著Ib的增大，Vce減小，當Vce>Ic(max)/hFE，Ic(max)是指在假定e、c極短路的情況下的Ic極限，當然這是以犧牲關斷速度為代價的。 注意：飽和時Vb>Vc，但Vb>Vc不一定飽和。一般判斷飽和的直接依據還是放大倍數，有的管子Vb>Vc時還能保持相當高的放大倍數。例如：有的管子將Ic/Ib 圖中假定電源電壓為4V，綠色的斜線是負載電阻為80歐姆的負載線，V/R=50MA，圖中標出了Ib分別等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作點A、B、C、D、E、F。據此在右側作出了Ic與Ib的關系曲線。根據這個曲線，就比較清楚地看出“飽和”的含義了。曲線的綠色段是線性放大區，Ic隨Ib的增大幾乎成線性地快速上升，可以看出β值約為200。蘭色段開始變彎曲，斜率逐漸變小。紅色段就幾乎變成水平了，這就是“飽和”。實際上，飽和是一個漸變的過程，蘭色段也可以認為是初始進入飽和的區段。在實際工作中，常用Ib*β=V/R作為判斷臨界飽和的條件。在圖中就是假想綠色段繼續向上延伸，與Ic=50MA的水平線相交，交點對應的Ib值就是臨界飽和的Ib值。圖中可見該值約為0.25mA。 由圖可見，根據Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶體管進入了初始飽和狀態，實際上應該取該值的數倍以上，才能達到真正的飽和;倍數越大，飽和程度就越深。 圖中還畫出了負載電阻為200歐姆時的負載線�？梢钥闯�，對應于Ib=0.1mA，負載電阻為80歐姆時，晶體管是處于線性放大區，而負載電阻200歐姆時，已經接近進入飽和區了。負載電阻由大到小變化，負載線以Vce=4.0為圓心呈扇狀向上展開。負載電阻越小，進入飽和狀態所需要的Ib值就越大，飽和狀態下的C-E壓降也越大。在負載電阻特別小的電路，例如高頻諧振放大器，集電極負載是電感線圈，直流電阻接近0，負載線幾乎成90度向上伸展(如圖中的紅色負載線)。這樣的電路中，晶體管直到燒毀了也進入不了飽和狀態。以上所說的“負載線”，都是指直流靜態負載線;“飽和”都是指直流靜態飽和。 用三極管需要考慮的問題： 1)耐壓夠不夠 2)負載電流夠不夠大 3)速度夠不夠快(有時卻是要慢速) 4)B極控制電流夠不夠 5)有時可能考慮功率問題 6)有時要考慮漏電流問題(能否“完全”截止)。 7)一般都不怎么考慮增益(我的應用還沒有對此參數要求很高) 實際使用時，晶體管注意四個要素就行：-0.1~-0.3V振蕩電路， 0.65-0.7V放大電路，0.8V以上為開關電路，β值中放、高放為30-40，低放60-80，開關100-120以上就行，不必研究其它的，研究它的共價鍵、電子、空穴沒用 Vce=VCC(電源電壓)-Vc(集電極電壓)=VCC-Ic(集電極電流)Rc(集電極電阻)。 可以看出，這是一條斜率為-Rc的直線，稱為“負載線”。當Ic=0時，Vce=Vcc。當Vce=0時(實際上正常工作時Vce不可能等于0，這是它的特性決定的)，Ic=Vcc/Rc。也就是說，Ic不可能大于這個數值。對應的基極電流Ib=Ic/β=Vcc/βRc，這就是飽和基極電流的計算公式。 飽和分臨界飽和和過度飽和兩種狀態。當Ib=Vcc/βRc時，三極管基本處于臨界飽和狀態。 當基極電流大于此值的兩倍，三極管就基本進入深度飽和狀態。三極管深度飽和和臨界飽和的Vce差很大。臨界飽和壓降大，但退出飽和容易;深度飽和壓降小但不容易退出飽和。所以，不同用途選擇的基極電流是不一樣的。 還有，飽和壓降和集電極電流有直接關系。集電極電阻越小，飽和集電極電流就越大，飽和壓降越大。反之也相反(集電極電阻越大，飽和集電極電流就越小，飽和壓降越小)。如果集電極電流5毫安時三極管飽和，9013、9012之類的飽和壓降一般不超過0.6伏�；鶚O電流超過兩倍Vcc/βRc時，一般飽和壓降就小到0.3V左右了。 轉：這是我當年教電子技術時的一點心得，談到三極管，初學的人很難理解，為了講通講透徹，我給學生做了一個形象的比喻：三極管就是一個資本家(全課堂哄然)，比如一個生產手機的資本家，生產一部手機，原材料100元，售價400元，利潤率400%，相對于三極管的放大倍數就是4，原來一天生產100部，利潤好幾萬，資本家覺得這生意不錯，想擴大利潤，提高產能，改成一天生產200部，也就是三極管的輸入電流增加了，這時資本家發現了，利潤成倍上漲，好啊!隨即改成一天生產300部，后來改成一天生產400部、500部……直到1000部，但是資本家很快發現，當產能超過800部時，利潤就不再成比例上升了，而是緩慢上升，超過1000部，利潤根本就不上升，維持原樣，這是因為產量太大，市場飽和，售價下降等等，這時三極管就進入了飽和狀態，輸入電流再怎么增加，輸出電流也不會增加。由于經濟危機，產品銷售不出去，資本家只好停產，每天一部也不生產，這時就相當于三極管進入截止狀態，但是工廠總要維持，于是，就每天賣點原材料、廢舊設備、廢材料，或者組織工人打掃衛生，清理倉庫和車間，賣點破爛，好歹每天能有點收益，這點收益就是三極管截止狀態的漏電流。也就是說，輸入端沒有一點電流，輸出端還是有些微電流的。從這個過程，我們可以發現，其實資本家只是放大了利潤，原材料變成了成品，這中間要消耗大量的人力、腦力和電力。三極管與此類同，三極管電流放大其實放大的是三極管輸入端的信號，輸出的是放大之后的信號，中間要消耗大量的電能，這些電能必須是直流電，例如電池或者整流后的交流電。跟資本家維持工廠運轉一樣，人力、腦力和電力要基本維持穩定，不能天天亂變。當然對于功率放大三極管，道理基本一樣，不過放大的是信號的電流和電壓，當然，投入的人力、腦力和電力仍舊是必不可少的。三個級，基極是采購，集電極是加工車間，發射極是銷售。 |
