三极管的工作状态

三极管的工作状态

三极管有三种工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。当三极管用于不同目的时，它的工作状态是不同的三极管的三种状态也叫三个工作区域 1. 截止状态 

当加在三极管发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管这时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态，我们称三极管处于截止状态。一般将IB≤0的区域称为截止区， 在图中为IB＝0的一条曲线的以下部分。此时IC也近似为零。由于各极电流都基本上等于零， 因而此时三极管没有放大作用。 

其实IB＝0时， IC并不等于零， 而是等于穿透电流ICEO。 

一般硅三极管的穿透电流小于1μA， 在特性曲线上无法表示出来。锗三极管的穿透电流约几十至几百微安。  

当发射结反向偏置时， 发射区不再向基区注入电子， 则三极管处于截止状态。所以， 在截止区， 三极管的两个结均处于反向偏置状态。对NPN三极管， UBE＜0， UBC＜0。    

2. 放大状态 

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并处于某一恰当的值时，三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，这时基极电流对集电极电流起着控制作用，使三极管具有电流放大作用，其电流放大倍数β＝ΔIc/ΔIb，这时三极管处放大状态。此时发射结正向运用， 集电结反向运用。 在曲线上是比较平坦的部分， 表示当IB一定时， IC的值基本上不随UCE而变化。在这个区域内，当基极电流发生微小的变化量ΔIB时， 相应的集电极电流将产生较大的变化量ΔIC， 此时二者的关系为 ΔIC＝βΔIB 

该式体现了三极管的电流放大作用。  

对于NPN三极管， 工作在放大区时UBE≥0.7V， 而UBC＜0。    

3. 饱和状态 

当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。 曲线靠近纵轴附近， 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。 在这个区域， 不同IB值的各条特性曲线几乎重叠在一起， 即当UCE较小时， 管子的集电极电流IC基本上不随基极电流IB而变化， 这种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用， IC＝βIB或ΔIC＝βΔIB关系不成立。

一般认为UCE＝UNE， 即UCB＝0时， 三极管处于临界饱和状态， 当UCE＜UBE时称为过饱和。三极管饱和时的管压降用UCES表示。在深度饱和时， 小功率管管压降通常小于0.3V。  三极管工作在饱和区时， 发射结和集电结都处于正向偏置状态。对NPN三极管，UBE＞0， UBC＞0。

NPN三极管输出特征曲线

NPN三极管工作状态

1、截止：发射极反偏、集电极反偏

UBE《0.7V，发射极反偏；

UCE》UBE，集电极反偏。

三极管工作在截止状态，当发射结电压Ube小于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：发射极正偏、集电极反偏

UBE=0.7V，发射极正偏；

UCE》UBE，集电极反偏。

IC=β * IB，其中β正常情况下在几十到100多的范围内。

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：发射极正偏、集电极正偏

UBE=0.7V，发射极正偏；

UCE《UBE，集电极正偏，此时UCE=0.2~0.3V左右。

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0.2V~0.3V，UCE《UBE，发射结和集电结均处于正向电压。三极管没有放大作用，集电极和发射极相当于短路，常与截止配合于开关电路。

判断方法：

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！

放大到饱和状态的转换：

在放大状态时，随着输入电流IB的增大，当输出电流IC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，UCE不断变小直到等于0.2~0.3V，于是集电结就变成为0偏压，并进而变为反偏——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。