三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解

时间:2023-03-06来源:佚名
作为电子初学者来说,模拟电路非常重要,模拟电路的三极管的应用是重中之重,能正确理解三极管的放大区、饱和区、截止区是理解三极管的标志。
很多初学者都会认为三极管是两个 PN 结的简单凑合,如下图:

三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
这种想法是错误的,两个二极管的组合不能形成一个三极管,我们以 NPN 型三极管为例,如下图:

三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
两个 PN 结共用了一个 P 区(也称基区),基区做得极薄,只有几微米到几十微米,正是靠着它把两个 PN 结有机地结合成一个不可分割的整体,它们之间存在着相互联系和相互影响,使三极管完全不同于两个单独的 PN 结的特性。三极管在外加电压的作用下,形成基极电流、集电极电流和发射极电流,成为电流放大器件。
三极管的电流放大作用与其物理结构有关,三极管内部进行的物理过程是十分复杂的,初学者暂时不必去深入探讨。从应用的角度来讲,可以把三极管看作是一个电流分配器。一个三极管制成后,它的三个电流之间的比例关系就大体上确定了,如下图所示:

三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
β 和 α 称为三极管的电流分配系数,其中 β 值大家比较熟悉,都管它叫电流放大系数。三个电流中,有一个电流发生变化,另外两个电流也会随着按比例地变化。例如,基极电流的变化量 ΔI b =10 μA , β = 50 ,根据 ΔI c = βΔI b 的关系式,集电极电流的变化量 ΔI c = 50×10 =500μA ,实现了电流放大。
三极管自身并不能把小电流变成大电流,它仅仅起着一种控制作用,控制着电路里的电源,按确定的比例向三极管提供 I b 、 I c 和 I e 这三个电流。为了容易理解,我们还是用水流比喻电流,如下图所示:

三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
这是粗、细两根水管,粗的管子内装有闸门,这个闸门是由细的管子中的水量控制着它的开启程度。如果细管子中没有水流,粗管子中的闸门就会关闭。注入细管子中的水量越大,闸门就开得越大,相应地流过粗管子的水就越多,这就体现出“以小控制大,以弱控制强”的道理。由图可见,细管子的水与粗管子的水在下端汇合在一根管子中。
三极管的基极 b 、集电极 c 和发射极 e 就对应着图中的细管、粗管和粗细交汇的管子。如下图所示:

三极管饱和区、放大区和截止区的理解方法图解
若给三极管外加一定的电压,就会产生电流 I b 、 I c 和 I e 。调节电位器 RP 改变基极电流 I b , I c 也随之变化。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 不是由三极管产生的,是由电源 V CC 在 I b 的控制下提供的,所以说三极管起着能量转换作用。
教材书上都说:
发射极正偏集电极反偏,三极管处于放大状态;
发射极正偏集电极正偏工作在饱和区;
发射极反偏集电极反偏工作在截止区;
发射极反偏集电极正偏工作在反向放大状态。
按老师的方法是:先假设是在饱和区,在计算C E两端的电压,以0.3伏作为饱和区放大区的判断标准(小于则为饱和模式,大于则为放大模式);当c e间电压为无穷大时即为截止区!
另一个说明:三极管的三种状态
三极管的三种状态也叫三个工作区域,即:截止区、放大区和饱和区。
(1)、截止区:三极管工作在截止状态,当发射结电压Ube小于0.6—0.7V的导通电压,发射结没有导通集电结处于反向偏置,没有放大作用。
(2)、放大区:三极管的发射极加正向电压,集电极加反向电压导通后,Ib控制Ic,Ic与Ib近似于线性关系,在基极加上一个小信号电流,引起集电极大的信号电流输出。
(3)、饱和区:当三极管的集电结电流IC增大到一定程度时,再增大Ib,Ic也不会增大,超出了放大区,进入了饱和区。饱和时,Ic最大,集电极和发射之间的内阻最小,电压Uce只有0.1V~0.3V,Uce主要是根据两个pn结的偏置条件来决定:
发射结正偏,集电结反偏——放大状态;
发射结正偏,集电结也正偏——饱和状态;
发射结反偏,集电结也反偏——截止状态。
这些状态之间的转换,可以通过输入电压或者相应的输入电流来控制,例如:在放大状态时,随着输入电流的增大,当输出电流在负载电阻上的压降等于电源电压时,则电源电压就完全降落在负载电阻上,于是集电结就变成为0偏压,并进而变为正偏压——即由放大状态转变为饱和状态。当输入电压反偏时,则发射结和集电结都成为了反偏,没有电流通过,即为截止状态。
正偏与反偏的区别:对于NPN晶体管,当发射极接电源正极、基极接负极时,则发射结是正偏,反之为反偏;当集电极接电源负极、基极(或发射极)接正极时,则集电结反偏,反之为正偏。总之,当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时,则为正偏,反之为反偏。

相关阅读

直流给电容充电时,是怎么产生充电电流?

关键是:电容两端的电压不允许突变。所以当接通电源瞬间,电容两端的电压等于零,然后电压按指数规律上升,直到进入稳态。进入稳态后的电容相当于短路。 图1:电容充电时的过...
2023-03-31
直流给电容充电时,是怎么产生充电电流?

判断光电耦合器好坏的方法

怎么判断光电耦合器的好坏,光电耦合器又称光电隔离器或光耦合器,即光耦。耦合媒介为光,通过光信号传递实现输入和输出之间的电隔离器件,在电路和系统之间传递信号,下面具...
2023-06-26
判断光电耦合器好坏的方法

SPD浪涌保护器的作用

SPD浪涌保护器作为电源线路后备保护的一种,在低压配电柜中比较常见,对设备配件起到保护作用。 SPD浪涌保护器图形符号由一个断路器和接收过电压的接地符号组成,保证电压达到标...
2023-05-11
SPD浪涌保护器的作用

安全用电常识,我来帮您科普一下

(1)导线、接头、插座、接 线盒连接应符合规范,不得乱拉乱接电线,导线连接处注意要有很好的绝缘。 (2)室内布线及电器设备,不可有裸露的带电体,对于裸露部分应包上绝缘带...
2023-06-13
安全用电常识,我来帮您科普一下

工厂电工为啥抢着换热电偶?真相藏在旧元件里

在工厂里,有个奇怪的现象:只要一听说有温度探头损坏,资深电工们就会主动踊跃地抢着去更换。很多人都纳闷,一个普通的温度探头更换,到底有啥吸引力,能让大家这么积极?要解开这个疑问...
2026-04-11
工厂电工为啥抢着换热电偶?真相藏在旧元件里

热销商品

橡胶垫片螺丝防水平垫减震垫耐油耐磨密封圈黑色定做垫圈厂家现货

本厂专业生产黑色橡胶垫片、螺丝防水平垫、减震垫及耐油耐磨密封圈,采用优质橡胶材料,具备优异的耐油性、耐磨性和抗老化性能,广泛应用于机械、汽车、管道及电气设备...
1.28

氟胶O型圈耐高温密封圈线径1-10mm现货可订做大尺寸胶圈非标异形

氟胶O型圈采用高性能氟橡胶(FKM)材料制成,具有卓越的耐高温、耐油、耐化学腐蚀性能,长期使用温度可达200℃以上,短期可耐受250℃高温。线径规格覆盖1–10mm,现货充足,支...
0.4

安全帽工地男ABS建筑工地加厚施工电工透气盔国标领导监理定制

这款ABS材质安全帽专为建筑工地、电力施工等高风险环境设计,采用加厚高强度工程塑料,抗冲击性能优异,符合国家标准(GB 2811-2019),有效保障头部安全。帽壳结构坚固,内衬...
7.57

欧普led筒灯3w孔灯超薄桶灯吊顶天花灯过道嵌入式洞灯客厅5w

欧普LED筒灯是一款高品质嵌入式照明产品,适用于客厅、过道、吊顶等多种场景。采用优质LED光源,提供3W和5W两种功率选择,光线柔和均匀,显色指数高,有效还原真实色彩。超...
10.2

消防手电筒强光可充电出租屋户外便捷宾馆酒店客房应急逃生手电筒

这款消防手电筒强光可充电,专为出租屋、宾馆、酒店等场所设计,具备高亮度LED灯珠,照明距离远、穿透力强,紧急情况下可迅速照亮逃生路径。内置大容量锂电池,支持USB充电...
3.83

网站栏目