模电中三极管饱和及深度饱和状态的界定.docx

1、模电中三极管饱和及深度饱和状态的界定三极管饱和问题总结：1.在实际中，常用 Ib*=V/R 作为判断临界饱和的条件。根据 Ib*=V/R 算出的 Ib值，只是使晶体管进入了初始饱和状态，实际上应该取该值的数倍以上，才能达到真正的饱和；倍数越大，饱和程度就越深。2.集电极电阻 越大越容易饱和；3.饱和区的现象就是：二个 PN结均正偏，IC 不受 IB之控制问题：基极电流达到多少时三极管饱和？解答：这个值应该是不固定的，它和集电极负载、 值有关，估算是这样的：假定负载电阻是 1K，VCC 是 5V，饱和时电阻通过电流最大也就是 5mA，用除以该管子的 值（假定 =100）5/100=0.05mA=

2、50A，那么基极电流大于 50A就可以饱和。对于 9013、9012 而言，饱和时 Vce小于 0.6V，Vbe 小于 1.2V。下面是 9013的特性表：问题：如何判断饱和？判断饱和时应该求出基级最大饱和电流 IBS，然后再根据实际的电路求出当前的基级电流，如果当前的基级电流大于基级最大饱和电流，则可判断电路此时处于饱和状态。饱和的条件： 1.集电极和电源之间有电阻存在 且越大就越容易管子饱和；2.基集电流比较大以使集电极的电阻把集电极的电源拉得很低，从而出现 b较 c电压高的情况。 影响饱和的因素：1.集电极电阻 越大越容易饱和；2.管子的放大倍数 放大倍数越大越容易饱和；3.基集电流的大

3、小；饱和后的现象：1.基极的电压大于集电极的电压；2.集电极的电压为 0.3左右，基极为 0.7左右（假设 e极接地）谈论饱和不能不提负载电阻。假定晶体管集-射极电路的负载电阻（包括集电极与射极电路中的总电阻）为 R，则集-射极电压 Vce=VCC-Ib*hFE*R，随着 Ib的增大，Vce 减小，当 VceIc(max)/hFE，Ic(max)是指在假定 e、c 极短路的情况下的 Ic极限，当然这是以牺牲关断速度为代价的。注意：饱和时 VbVc，但 VbVc不一定饱和。一般判断饱和的直接依据还是放大倍数，有的管子 VbVc时还能保持相当高的放大倍数。例如：有的管子将Ic/Ib10定义为饱和，

4、Ic/Ib1 应该属于深饱和了。从晶体管特性曲线看饱和问题：我前面说过：谈论饱和不能不提负载电阻。现在再作详细一点的解释。以某晶体管的输出特性曲线为例。由于原来的 Vce仅画到 2.0V为止，为了说明方便，我向右延伸到了 4.0V。如果电源电压为 V，负载电阻为 R，那么 Vce与 Ic受以下关系式的约束：Ic = (V-Vce)/R在晶体管的输出特性曲线图上，上述关系式是一条斜线，斜率是 -1/R，X 轴上的截距是电源电压 V，Y 轴上的截距是 V/R（也就是前面 NE5532第 2帖说的“Ic(max)是指在假定 e、c 极短路的情况下的 Ic极限”）。这条斜线称为“静态负载线”（以下简称

5、负载线）。各个基极电流 Ib值的曲线与负载线的交点就是该晶体管在不同基极电流下的工作点。见下图：图中假定电源电压为 4V，绿色的斜线是负载电阻为 80欧姆的负载线，V/R=50MA，图中标出了 Ib分别等于 0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA 的工作点 A、B、C、D、E、F。据此在右侧作出了 Ic与 Ib的关系曲线。根据这个曲线，就比较清楚地看出“饱和”的含义了。曲线的绿色段是线性放大区，Ic 随 Ib的增大几乎成线性地快速上升，可以看出 值约为 200。兰色段开始变弯曲，斜率逐渐变小。红色段就几乎变成水平了，这就是“饱和”。实际上，饱和是一个渐变的过程，兰色段也可以认为是初

6、始进入饱和的区段。在实际工作中，常用 Ib*=V/R 作为判断临界饱和的条件。在图中就是假想绿色段继续向上延伸，与 Ic=50MA的水平线相交，交点对应的 Ib值就是临界饱和的 Ib值。图中可见该值约为 0.25mA。由图可见，根据 Ib*=V/R 算出的 Ib值，只是使晶体管进入了初始饱和状态，实际上应该取该值的数倍以上，才能达到真正的饱和；倍数越大，饱和程度就越深。图中还画出了负载电阻为 200欧姆时的负载线。可以看出，对应于 Ib=0.1mA，负载电阻为 80欧姆时，晶体管是处于线性放大区，而负载电阻 200欧姆时，已经接近进入饱和区了。负载电阻由大到小变化，负载线以 Vce=4.0为圆

7、心呈扇状向上展开。负载电阻越小，进入饱和状态所需要的 Ib值就越大，饱和状态下的 C-E压降也越大。在负载电阻特别小的电路，例如高频谐振放大器，集电极负载是电感线圈，直流电阻接近 0，负载线几乎成 90度向上伸展（如图中的红色负载线）。这样的电路中，晶体管直到烧毁了也进入不了饱和状态。以上所说的“负载线”，都是指直流静态负载线；“饱和”都是指直流静态饱和。用三极管需要考虑的问题：1）耐压够不够2）负载电流够不够大3）速度够不够快（有时却是要慢速）4）B 极控制电流够不够5）有时可能考虑功率问题6）有时要考虑漏电流问题（能否“完全”截止）。7）一般都不怎么考虑增益（我的应用还没有对此参数要求很高

8、）实际使用时，晶体管注意四个要素就行：-0.1-0.3V 振荡电路， 0.65-0.7V 放大电路，0.8V 以上为开关电路， 值中放、高放为 30-40，低放 60-80，开关100-120以上就行，不必研究其它的，研究它的共价键、电子、空穴没用Vce=VCC（电源电压）-Vc（集电极电压）=VCC-Ic（集电极电流）Rc（集电极电阻）。可以看出，这是一条斜率为-Rc 的直线，称为“负载线”。当 Ic=0时，Vce=Vcc。当 Vce=0时（实际上正常工作时 Vce不可能等于 0，这是它的特性决定的），Ic=Vcc/Rc。也就是说，Ic 不可能大于这个数值。对应的基极电流Ib=Ic/=Vcc

9、/Rc，这就是饱和基极电流的计算公式。饱和分临界饱和和过度饱和两种状态。当 Ib=Vcc/Rc 时，三极管基本处于临界饱和状态。当基极电流大于此值的两倍，三极管就基本进入深度饱和状态。三极管深度饱和和临界饱和的 Vce差很大。临界饱和压降大，但退出饱和容易；深度饱和压降小但不容易退出饱和。所以，不同用途选择的基极电流是不一样的。还有，饱和压降和集电极电流有直接关系。集电极电阻越小，饱和集电极电流就越大，饱和压降越大。反之也相反（集电极电阻越大，饱和集电极电流就越小，饱和压降越小）。如果集电极电流 5毫安时三极管饱和，9013、9012 之类的饱和压降一般不超过 0.6伏。基极电流超过两倍 Vc

10、c/Rc 时，一般饱和压降就小到 0.3V左右了。转：这是我当年教电子技术时的一点心得，谈到三极管，初学的人很难理解，为了讲通讲透彻，我给学生做了一个形象的比喻：三极管就是一个资本家（全课堂哄然），比如一个生产手机的资本家，生产一部手机，原材料 100元，售价 400元，利润率 400%，相对于三极管的放大倍数就是 4，原来一天生产 100部，利润好几万，资本家觉得这生意不错，想扩大利润，提高产能，改成一天生产 200部，也就是三极管的输入电流增加了，这时资本家发现了，利润成倍上涨，好啊！随即改成一天生产 300部，后来改成一天生产 400部、500部直到 1000部，但是资本家很快发现，当产

11、能超过 800部时，利润就不再成比例上升了，而是缓慢上升，超过 1000部，利润根本就不上升，维持原样，这是因为产量太大，市场饱和，售价下降等等，这时三极管就进入了饱和状态，输入电流再怎么增加，输出电流也不会增加。由于经济危机，产品销售不出去，资本家只好停产，每天一部也不生产，这时就相当于三极管进入截止状态，但是工厂总要维持，于是，就每天卖点原材料、废旧设备、废材料，或者组织工人打扫卫生，清理仓库和车间，卖点破烂，好歹每天能有点收益，这点收益就是三极管截止状态的漏电流。也就是说，输入端没有一点电流，输出端还是有些微电流的。从这个过程，我们可以发现，其实资本家只是放大了利润，原材料变成了成品，这中间要消耗大量的人力、脑力和电力。三极管与此类同，三极管电流放大其实放大的是三极管输入端的信号，输出的是放大之后的信号，中间要消耗大量的电能，这些电能必须是直流电，例如电池或者整流后的交流电。跟资本家维持工厂运转一样，人力、脑力和电力要基本维持稳定，不能天天乱变。当然对于功率放大三极管，道理基本一样，不过放大的是信号的电流和电压，当然，投入的人力、脑力和电力仍旧是必不可少的。三个级，基极是采购，集电极是加工车间，发射极是销售。