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關(guān)于三極管處于臨界飽和狀態(tài)的分析

2017年11月29日 13:08 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評(píng)論(0
關(guān)鍵字:三極管(117698)

  三極管飽和問(wèn)題總結(jié):

  1.在實(shí)際工作中,常用Ib*β=V/R作為判斷臨界飽和的條件。根據(jù)Ib*β=V/R算出的Ib值,只是使晶體管進(jìn)入了初始飽和狀態(tài),實(shí)際上應(yīng)該取該值的數(shù)倍以上,才能達(dá)到真正的飽和;倍數(shù)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(qū)的現(xiàn)象就是:二個(gè)PN結(jié)均正偏,IC不受IB之控制

  問(wèn)題:基極電流達(dá)到多少時(shí)三極管飽和?

  解答:這個(gè)值應(yīng)該是不固定的,它和集電極負(fù)載、β值有關(guān),估算是這樣的:假定負(fù)載電阻是1K,VCC是5V,飽和時(shí)電阻通過(guò)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(duì)于9013、9012而言,飽和時(shí)Vce小于0.6V,Vbe小于1.2V。下面是9013的特性表:

關(guān)于三極管處于臨界飽和狀態(tài)的分析

  問(wèn)題:如何判斷飽和?

  判斷飽和時(shí)應(yīng)該求出基級(jí)最大飽和電流IBS,然后再根據(jù)實(shí)際的電路求出當(dāng)前的基級(jí)電流,如果當(dāng)前的基級(jí)電流大于基級(jí)最大飽和電流,則可判斷電路此時(shí)處于飽和狀態(tài)。

  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(xiàn)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(shù) 放大倍數(shù)越大越容易飽和;3.基集電流的大小;

  飽和后的現(xiàn)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(shè)e極接地)

  談?wù)擄柡筒荒懿惶嶝?fù)載電阻。假定晶體管集-射極電路的負(fù)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(dāng)Vce《0.6V時(shí),B-C結(jié)即進(jìn)入正偏,Ice已經(jīng)很難繼續(xù)增大,就可以認(rèn)為已經(jīng)進(jìn)入飽和狀態(tài)了。當(dāng)然Ib如果繼續(xù)增大,會(huì)使Vce再減小一些,例如降至0.3V甚至更低,就是深度飽和了。以上是對(duì)NPN型硅管而言。

  另外一個(gè)應(yīng)該注意的問(wèn)題就是:在Ic增大的時(shí)候,hFE會(huì)減小,所以我們應(yīng)該讓三極管進(jìn)入深度飽和Ib》》Ic(max)/hFE,Ic(max)是指在假定e、c極短路的情況下的Ic極限,當(dāng)然這是以犧牲關(guān)斷速度為代價(jià)的。

  注意:飽和時(shí)Vb》Vc,但Vb》Vc不一定飽和。一般判斷飽和的直接依據(jù)還是放大倍數(shù),有的管子Vb》Vc時(shí)還能保持相當(dāng)高的放大倍數(shù)。例如:有的管子將Ic/Ib《10定義為飽和,Ic/Ib《1應(yīng)該屬于深飽和了。

  從晶體管特性曲線看飽和問(wèn)題:我前面說(shuō)過(guò):談?wù)擄柡筒荒懿惶嶝?fù)載電阻?,F(xiàn)在再作詳細(xì)一點(diǎn)的解釋。

  以某晶體管的輸出特性曲線為例。由于原來(lái)的Vce僅畫(huà)到2.0V為止,為了說(shuō)明方便,我向右延伸到了4.0V。

  如果電源電壓為V,負(fù)載電阻為R,那么Vce與Ic受以下關(guān)系式的約束:Ic = (V-Vce)/R

  在晶體管的輸出特性曲線圖上,上述關(guān)系式是一條斜線,斜率是 -1/R,X軸上的截距是電源電壓V,Y軸上的截距是V/R(也就是前面NE5532第2帖說(shuō)的“Ic(max)是指在假定e、c極短路的情況下的Ic極限”)。這條斜線稱為“靜態(tài)負(fù)載線”(以下簡(jiǎn)稱負(fù)載線)。各個(gè)基極電流Ib值的曲線與負(fù)載線的交點(diǎn)就是該晶體管在不同基極電流下的工作點(diǎn)。見(jiàn)下圖:

關(guān)于三極管處于臨界飽和狀態(tài)的分析

  圖中假定電源電壓為4V,綠色的斜線是負(fù)載電阻為80歐姆的負(fù)載線,V/R=50MA,圖中標(biāo)出了Ib分別等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作點(diǎn)A、B、C、D、E、F。據(jù)此在右側(cè)作出了Ic與Ib的關(guān)系曲線。根據(jù)這個(gè)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(qū),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(kāi)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(shí)際上,飽和是一個(gè)漸變的過(guò)程,蘭色段也可以認(rèn)為是初始進(jìn)入飽和的區(qū)段。在實(shí)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(xù)向上延伸,與Ic=50MA的水平線相交,交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Ib值就是臨界飽和的Ib值。圖中可見(jiàn)該值約為0.25mA。

  由圖可見(jiàn),根據(jù)Ib*β=V/R算出的Ib值,只是使晶體管進(jìn)入了初始飽和狀態(tài),實(shí)際上應(yīng)該取該值的數(shù)倍以上,才能達(dá)到真正的飽和;倍數(shù)越大,飽和程度就越深。

  圖中還畫(huà)出了負(fù)載電阻為200歐姆時(shí)的負(fù)載線??梢钥闯觯瑢?duì)應(yīng)于Ib=0.1mA,負(fù)載電阻為80歐姆時(shí),晶體管是處于線性放大區(qū),而負(fù)載電阻200歐姆時(shí),已經(jīng)接近進(jìn)入飽和區(qū)了。負(fù)載電阻由大到小變化,負(fù)載線以Vce=4.0為圓心呈扇狀向上展開(kāi)。負(fù)載電阻越小,進(jìn)入飽和狀態(tài)所需要的Ib值就越大,飽和狀態(tài)下的C-E壓降也越大。在負(fù)載電阻特別小的電路,例如高頻諧振放大器,集電極負(fù)載是電感線圈,直流電阻接近0,負(fù)載線幾乎成90度向上伸展(如圖中的紅色負(fù)載線)。這樣的電路中,晶體管直到燒毀了也進(jìn)入不了飽和狀態(tài)。以上所說(shuō)的“負(fù)載線”,都是指直流靜態(tài)負(fù)載線;“飽和”都是指直流靜態(tài)飽和。

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