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三極管飽和區和放大區的區别

生活 更新时间:2024-12-23 16:42:56

三極管的三種狀态

三極管的三種狀态也叫三個工作區域,即:截止區、放大區和飽和區。

(1)、截止區:三極管工作在截止狀态,當發射結電壓Ube小于0.6—0.7V的導通電壓,發射結沒有導通集電結處于反向偏置,沒有放大作用。

(2)、放大區:三極管的發射極加正向電壓,集電極加反向電壓導通後,Ib控制Ic,Ic與Ib近似于線性關系,在基極加上一個小信号電流,引起集電極大的信号電流輸出。

(3)、飽和區:當三極管的集電結電流IC增大到一定程度時,再增大Ib,Ic也不會增大,超出了放大區,進入了飽和區。飽和時,Ic最大,集電極和發射之間的内阻最小,電壓Uce隻有0.1V~0.3V,Uce《Ube,發射結和集電結均處于正向電壓。三極管沒有放大作用,集電極和發射極相當于短路,常 與截止配合于開關電路。

作為電子初學者來說模拟電路非常重要,模拟電路的三極管的應用是重中之重,能正确理解三極管的放大區、飽和區、截止區是理解三極管的标志。

很多初學者都會認為三極管是兩個 PN 結的簡單湊合如下圖

三極管飽和區和放大區的區别(放大區和截止區的理解方法圖解)1

這種想法是錯誤的兩個二極管的組合不能形成一個三極管我們以 NPN 型三極管為例如下圖

三極管飽和區和放大區的區别(放大區和截止區的理解方法圖解)2

兩個 PN 結共用了一個 P 區(也稱基區)基區做得極薄隻有幾微米到幾十微米正是靠着它把兩個 PN 結有機地結合成一個不可分割的整體它們之間存在着相互聯系和相互影響使三極管完全不同于兩個單獨的 PN 結的特性。三極管在外加電壓的作用下形成基極電流、集電極電流和發射極電流成為電流放大器件。

三極管的電流放大作用與其物理結構有關三極管内部進行的物理過程是十分複雜的初學者暫時不必去深入探讨。從應用的角度來講可以把三極管看作是一個電流分配器。一個三極管制成後它的三個電流之間的比例關系就大體上确定了如下圖所示

三極管飽和區和放大區的區别(放大區和截止區的理解方法圖解)3

β 和 α 稱為三極管的電流分配系數其中 β 值大家比較熟悉都管它叫電流放大系數。三個電流中有一個電流發生變化另外兩個電流也會随着按比例地變化。例如基極電流的變化量 ΔI b =10 μA β = 50 根據 ΔI c = βΔI b 的關系式集電極電流的變化量 ΔI c = 50×10 =500μA 實現了電流放大。

三極管自身并不能把小電流變成大電流它僅僅起着一種控制作用控制着電路裡的電源按确定的比例向三極管提供 I b 、 I c 和 I e 這三個電流。為了容易理解我們還是用水流比喻電流如下圖所示

三極管飽和區和放大區的區别(放大區和截止區的理解方法圖解)4

這是粗、細兩根水管粗的管子内裝有閘門這個閘門是由細的管子中的水量控制着它的開啟程度。如果細管子中沒有水流粗管子中的閘門就會關閉。注入細管子中的水量越大閘門就開得越大相應地流過粗管子的水就越多這就體現出“以小控制大以弱控制強”的道理。由圖可見細管子的水與粗管子的水在下端彙合在一根管子中。

三極管的基極 b 、集電極 c 和發射極 e 就對應着圖中的細管、粗管和粗細交彙的管子。如下圖所示

三極管飽和區和放大區的區别(放大區和截止區的理解方法圖解)5

若給三極管外加一定的電壓就會産生電流 I b 、 I c 和 I e 。調節電位器 RP 改變基極電流 I b I c 也随之變化。由于 I c = βI b 所以很小的 I b 控制着比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三極管産生的是由電源 V CC 在 I b 的控制下提供的所以說三極管起着能量轉換作用。

教材書上都說:

發射極正偏集電極反偏,三極管處于放大狀态;

發射極正偏集電極正偏工作在飽和區;

發射極反偏集電極反偏工作在截止區;

發射極反偏集電極正偏工作在反向放大狀态。

按老師的方法是先假設是在飽和區在計算C E兩端的電壓以0.3伏作為飽和區放大區的判斷标準(小于則為飽和模式大于則為放大模式);當c e間電壓為無窮大時即為截止區!

另一個說明三極管的三種狀态

三極管的三種狀态也叫三個工作區域截止區、放大區和飽和區。

(1)、截止區三極管工作在截止狀态當發射結電壓Ube小于0.6—0.7V的導通電壓發射結沒有導通集電結處于反向偏置沒有放大作用。

(2)、放大區三極管的發射極加正向電壓集電極加反向電壓導通後Ib控制IcIc與Ib近似于線性關系在基極加上一個小信号電流引起集電極大的信号電流輸出。

(3)、飽和區當三極管的集電結電流IC增大到一定程度時再增大IbIc也不會增大超出了放大區進入了飽和區。飽和時Ic最大集電極和發射之間的内阻最小電壓Uce隻有0.1V~0.3VUce<Ube發射結和集電結均處于正向電壓。三極管沒有放大作用集電極和發射極相當于短路常與截止配合于開關電路。

主要是根據兩個pn結的偏置條件來決定

發射結正偏集電結反偏——放大狀态;

發射結正偏集電結也正偏——飽和狀态;

發射結反偏集電結也反偏——截止狀态。

這些狀态之間的轉換可以通過輸入電壓或者相應的輸入電流來控制例如在放大狀态時随着輸入電流的增大當輸出電流在負載電阻上的壓降等于電源電壓時則電源電壓就完全降落在負載電阻上于是集電結就變成為0偏壓并進而變為正偏壓——即由放大狀态轉變為飽和狀态。當輸入電壓反偏時則發射結和集電結都成為了反偏沒有電流通過即為截止狀态。

正偏與反偏的區别對于NPN晶體管當發射極接電源正極、基極接負極時則發射結是正偏反之為反偏;當集電極接電源負極、基極(或發射極)接正極時則集電結反偏反之為正偏。總之當p型半導體一邊接正極、n型半導體一邊接負極時則為正偏反之為反偏。

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