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晶体管饱和:它是什么以及如何识别

  • 发表时间:2021-10-29 08:13:34
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晶体管饱和

晶体管饱和

资料来源:维基百科

晶体管饱和?这是什么意思?好吧,这个术语只有在您是非常熟悉晶体管开关的设计师或工程师时才有意义。

如果没有,我们将分解它。

当您处理低DC设备时,将它们关闭或打开是正常的。您可以通过使用晶体管开关来实现这一点但是晶体管必须处于饱和状态才能打开或关闭直流设备。

在本文的后面,我们将讨论更多关于此主题的内容,向您展示操作模式、计算等。

那么,让我们开始吧!

什么是晶体管饱和度?

BD135晶体管饱和

BD135晶体管饱和

资料来源:维基共享资源

当系统达到其阈值或最大值时,就会发生饱和。因此,当电流达到最高指定值时,晶体管会在饱和区域内工作。

例如,当您将液体倒入玻璃杯中直至达到边缘时——它处于饱和状态。这是因为镜子无法处理更多的饮料。此外,当您修改晶体管的配置时,它会迅速改变其饱和水平。

但是,重要的是要注意,当您配置晶体管时,器件不会达到其饱和点。这是因为基极集电极不会保持在反向偏置模式。因此,输出信号会出现失真。

有哪些操作模式?

晶体管以四种不同的模式工作,因为它们是非线性器件。模式显示流过它们的电流(即,从 NPN 的集电极到发射极)。

NPN晶体管

NPN晶体管

此外,如果你想知道一个晶体管的模式,你必须注意三个引脚的关系和电压。

因此,V BC是从基极移动到集电极的电压,V BE是指从底部移动到发射极的电流。也就是说,操作模式包括:

饱和模式

当晶体管处于饱和模式时,它处于“开启”状态。另外,它的行为就像集电极和发射极之间的短路

NPN发射器

NPN发射器

资料来源:维基共享资源

此外,这种模式使晶体管的二极管变为正向偏置。正向偏置是当 V BE BC大于零时。此外,这意味着 V B高于 V C和 V E

换句话说,要使晶体管进入饱和状态,V BE必须高于阈值电压。您可以用一些缩写来表示电压降,例如 V d、V th等,并且该值因晶体管甚至温度而异。

所以,在常温下,我们可以估算出很多晶体管的压降在0.6V左右。

此外,重要的是要注意集电极和发射极之间可能没有良好的导电性。因此,您会注意到节点处有一个小的电压降。

制造商通常在晶体管数据表中将此电压表示为 V CE(sat)(CE 饱和电压)。您可以将 V CE(Sat)定义为晶体管饱和所需的从集电极到发射极的电压。

CE(Sat) 的值范围为 0.05 – 0.2V。交易表明,V C必须比 V E高一点,晶体管才能进入饱和模式。另外,V C和V E必须小于V B

反向活动

当晶体管放大并导通但电流沿相反方向(从发射极到集电极)移动时,就会发生反向激活模式。

晶体管放大器

晶体管放大器

资料来源:维基共享资源

因此,对于处于非活动反向模式的晶体管,发射极的电压应大于基极。而且这个电压必须大于集电极。换句话说,V C <V B <V E

此外,很难看到制造商为应用程序设计主动反向模式。这是因为这个模型不驱动晶体管。

积极的

在这种模式下,晶体管的 V BC和 V BE必须分别是有害的并且高于零。此外,这意味着基极电压必须高于发射极但低于集电极。

因此,集电极必须高于发射极,即 V C >V B > V E有趣的是,这种模式是晶体管最有效的模式,因为它将器件变成了放大器

因此,流入管脚的电流增加。结果,进入集热器的风离开了发射器。

Ic = BI B

在哪里:

Ic = 集电极电流

b = 放大系数

B = 基极电流

隔断 

这种模式发生在晶体管关闭时——这与饱和相反。因此,在这种模式下,晶体管类似于开路,因为它没有集电极和发射极电流。

你如何让晶体管进入这种模式?您可以通过确保发射极和集电极电压比基极电压更重要来做到这一点。换句话说,V BE BC的值必须为负。

您可以表示截止模式,如:

C > V B

E > V B

请务必注意,我们在整篇文章中都引用了 NPN 模式晶体管。因此,对于 PNP 晶体管,您将拥有与 NPN 相反的特性。例如,在 PNP 晶体管的饱和模式下,电流从发射极流向集电极。

此外,您可以参考下表以更好地理解:

NPN模式电压关系PNP 模式
逆转E > V B > V C积极的
隔断E > V B < C饱和
饱和E < V B > C隔断
积极的E < V B < C逆转

如何计算晶体管饱和度

当有一条可以研究的曲线时,很容易计算晶体管饱和度。因此,如果您的曲线显示电压电平为 0V 而电流相对较高,请使用欧姆定律

这样,您就能够确定电阻这样的晶体管的引脚(集电极和发射极)之间:

CE = V CE           0 伏

       —— = —— = 0 瓦

             我ç             C(周六)

如果您需要确定电路中晶体管的近似饱和集电极电流怎么办?您可以通过假设设备 CE(集电极-发射极)上的相应短路值来获得该值。然后把它放在上面的公式中。您可以将 V CE设为 0V 并计算 V CE(Sat)

此外,如果电路具有固定偏置配置,您可以申请短期课程。因此,RC(跨电压)将等于V CC你可以表达如下条件。

  • C(Sat)  = V CC/RC 

你怎么知道晶体管是否饱和?

在饱和状态下操作晶体管并不容易,但这是可能的。此外,如果您想操作类似晶体管的放大器,将操作设置在有源区域内也很重要。以下是了解饱和晶体管的行之有效的方法:

1. 通过实际测量

2. 做模拟——比上一个更好的方法

3. 计算——一种廉价且没有限制的旧方法。使用此方法的方法之一是假设电路已饱和。有了这个,解决课程的最大收益。然后,将其与设备的最小当前进度相关联。

包起来

实际上,有多种方法可以识别晶体管饱和。毕竟,这是晶体管作为开关来调节低直流电压的唯一方式。

此外,它还具有四种操作模式,NPN 和 PNP 晶体管的条件不同。您对饱和晶体管有疑问或顾虑吗?请随时与我们联系