三极管的导通饱和截止

三极管有放大、饱和、截止三种工作状态，放大电路中的三极管是否处于放大状态或处于何种工作状态，对于学生是一个难点。笔者在长期的教学实践中发现，只要深刻理解三极管三种工作状态的特点，分析电路中三极管处于何种工作状态就会容易得多，下面结合例题来进行分析。

一、三种工作状态的特点

1．三极管饱和状态下的特点

要使三极管处于饱和状态，必须基极电流足够大，即Is≥IBs。三极管在饱和时，集电极与发射极间的饱和电压(Uces)很小，根据三极管输出电压与输出电流关系式Uce＝Ec－IcRc，所以

三极管饱和后，C、E间的饱和电阻RcEs=UcEs／Ics，UcEs很小，Ics最大，故饱和电阻RcEs很小。所以说三极管饱和后C、E问视为短路，饱和状态的NPN型三极管等效电路如图1a所示。

2．三极管截止状态下的特点

三极管截止后，C、E间的截止电阻Rce＝UcE／Ic，UcEs很大，等于电源电压，Ics极小，C、E间电阻RcE很大，所以，三极管截止后C、E间视为开路，截止状态的NPN型三极管等效电路如图1b。

3．三极管放大状态下的特点

要使三极管处于放大状态，基极电流必须为：0

三极管在放大状态时，IB与Ic成唯一对应关系。当IB增大时，Ic也增大，并且IB增大一倍，Ic也增大一倍。所以，Ic 主要受IB控制而变化，且Ic的变化比IB的变化大得多，即集电极电流Ic=β×IB。

三极管三种工作状态的特点如附表所示。

二、确定电路中三极管的工作状态

下面利用三极管三种工作状态的特点和等效电路来分析实际电路中三极管的工作状态。

例题：图2所示放大电路中，已，其中R．为输入耦合电容在该位置的等效阻抗。问：1．当输入信号最大值为＋730mV，最小值为－730mV时，能否经该电路顺利放大?2．当β=150时，该电路能?

否起到正常放大作用分析：当向三极管的基极输入正极性信号时，其基极电流会增大，容易进入饱和状态：当向三极管的基极输入负极性信号时，其基极电流会减小，容易进入截止状态。因此，解决输入信号送入放大电路能否顺利放大，主要是检查最大值(一般为正极性)的输入信号、最小值(一般为负极性)的输入信号是否引起放大电路中三极管进入了饱和状态、截止状态，如果两种输入信号都没有使三极管进入饱和、截止状态，那么该范围的输入信号送入放大电路后能被顺利放大。如果两种输入信号使三极管进入饱和或截止状态，则不能顺利放大，会引起信号饱和失真或截止失真。．

解1：

(1)当最大值信号(Ui＝＋730mV)输入时，假设会引起放大电路的三极管进入饱和状态，则等效电路如图3所示。

根据以上计算可知：IB

(2)当最小值输入信号(Ui=－730mV)输入时。假设会引起放大电路的三极管进入截止状态，则等效电路如图4所示。

可知：Ube<0，根据三极管截止状态的条件UBE≤0，假设成立，即当最小值输入信号(Ui=－730mV)输入时，放大电路的三极管处于截止状态。综上所述，当最大值为730mV，最小值为－730mV的输入信号输入时，该放大电路不能顺利放大。

根据以上计算可知：IB>IBs，根据三极管饱和状态的条件IB≥IBs，可知，电路中的三极管处于饱和状态，即该电路不能起到正常放大作用。

W

。o V中各电路中的三极管工作于什么状态，求电路的输出电压1.7试分析图题1.

图题1.7

解：(a)

∴三极管处在放大状态。＜I BS ∵I B B=50×0.1≈5mA?×II C= 5×1≈7V R C=12-CE=V CC- I C V o=V(b) BS ∴三极管处在饱和状态。∵I B >I

V CES≈0.3V V o= V i=0V,可见：设三极管截止，则基极电流I B≈0，V BE≈(c)

，集电结反偏。发射结电压＜0.5V ∴三极管处在截止状态，与假设一致。此时：I C≈0

CC=12V

VV CE≈可见：，设三极管截止，则基极电流I B≈0 ,(d)

，集电结反偏。发射结电压＜0.5V 与假设一致。此时：,∴三极管处在截止状态

I C≈0

V CE≈V CC=12V

(e) 设三极管截止，则基极电流I B≈0，,可见：

发射结电压>0.5V，三极管导通，与假设不同。此时：

V BE≈0.7V

若管子处于放大状态，则：

I C=?I B=50×0.214≈10.7mA

V CE=V CC- I C R C=15-10.7×2= -6.4V

由电路知，不可能小于0，上式说明管子不可能处于放大状态，而只能处于饱和状态，此时：

V o=V CES≈0.3V

*讨论：判别三极管在以上电路中处于何种工作状态，可以按下列思路进行：

1）.首先观察输入电压的大小。

当输入电压很小时，三极管有可能处于截止状态，这时要区别管子是截止还是导通。

可以先设管子截止，则I B=0，I C=0，在此条件下可以方便地计算V BE，若V BE小于门坎电压，则三极管一定工作在截止状态（由于V BE很小，所以集电结一定反偏）；若V BE大于管子的门坎电压，则管子导通，再来判别是放大导通还是饱和导通。

当输入电压较大时，可以认为三极管导通，这时要区别管子是放大还是饱和。可以由两种方法来判别：

电流法：计算I B，I BS，然后比较两者，若I BI BS，三极管处于饱和状态。

电压法：设三极管处于放大状态，V BE=0.7V，计算I B、I C(I C=?I B)、V CE，然后比较V BE和V CE，若V BEV CE ，三极管处于饱和状态。

2）. 在数字电路中，三极管一般工作在截止和饱和状态，这称之为开关状态。在数字信号的作用下，三极管时常要在截止和饱和状态之间快速转换。而在状态转换时，其内部电荷有一个“消散”和“建立”的过程，也即，需要一定的转换时间。由截止到饱和所需的时间称为开通时间，由饱和到截止所需的时间称为关断时间。由此体现的特性即为三极管的开关特性。

三极管的开通时间是结电容和扩散电容充电所需要的时间。它取决于管子的发射结反偏电压和正向基极驱动电流。发射结反偏电压越小，正向基极驱动电流越大，开通时间越短。

三极管的关断时间是消散超量存储电荷和扩散电容放电所需的时间。它取决于管子基区中的超量存储电荷和反向基极电流。超量存储电荷越少，反向基极电流越大，关断时间越短。．