【導(dǎo)讀】在電路設(shè)計(jì)中，三極管絕對(duì)是電路中的核心元件，三極管開(kāi)關(guān)電路本是工程師必須掌握的基本知識(shí)，但是大多數(shù)都不熟練，本文就來(lái)分析三極管的飽和狀態(tài)，希望能夠?qū)θ龢O管開(kāi)關(guān)電路不夠熟練掌握的工程師們有所幫助。
簡(jiǎn)單的畫(huà)了一個(gè)最基本的電路模型，我們先假設(shè)這個(gè)三極管的Vbe=0.7v，Hfe=10，Icm=100mA來(lái)展開(kāi)討論。
三極管開(kāi)關(guān)電路模型
下面我們來(lái)討論下究竟什么叫三極管的飽和，到底什么是飽和壓降，BE正偏，BC反偏就是飽和呢，還是當(dāng)晶體管處于飽和狀態(tài)時(shí)，其基極電流對(duì)晶體管的控制將失去作用呢？
1、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，R1，使R1=4.3K時(shí)，通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到，Ib=(5-0.7)/4.3K=1mA，那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=10mA，假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3，使R3=500歐姆，通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(10mA*0.5K)=0V，這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓，Vb=0.7，Vc=0，Ve=0。
2、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，R1，使R1=4.3K時(shí)，通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到，Ib=(5-0.7)/4.3K=1mA，那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=10mA，假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3，使R3=1K歐姆，通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(10mA*1K)=-5V，回出現(xiàn)-5V嗎，當(dāng)然不會(huì)，因?yàn)闆](méi)有負(fù)壓，所以Vc的電壓會(huì)停留在0V，那這個(gè)時(shí)候我們?cè)賮?lái)看下Ic到底是多少。
通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算出：
Ic=(5-Vc)/1K=(5-0)/1=5mA，而不是10mA，這個(gè)是為什么呢？
這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓，Vb=0.7，Vc=0V，Ve=0V。
3、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻，R1，使R1=2.15K時(shí)，通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到：
Ib=(5-0.7)/2.15K=2mA
那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=20mA，假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3，使R3=1K歐姆，通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(20mA*1K)=-15V，回出現(xiàn)-15V嗎，當(dāng)然也不會(huì)，同樣因?yàn)闆](méi)有負(fù)壓，所以Vc的電壓會(huì)停留在0V，那這個(gè)時(shí)候我們?cè)賮?lái)看下Ic到底是多少。
通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算出Ic=(5-Vc)/1K=(5-0)/1=5mA，同樣還是5mA，而不是20mA，這個(gè)又是為什么呢？
這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓，Vb=0.7，Vc=0V，Ve=0V，假如三極管的飽和狀態(tài)是正如剛剛所定義的，那以上三種狀態(tài)都應(yīng)該是飽和，但是實(shí)際三極管飽和了嗎，可以很肯定的向大家保證都沒(méi)有，為什么呢，因?yàn)橐陨系那闆r下的Ic無(wú)論是10mA，5mA，5mA都離集電極的最大電流Icm=100mA很遠(yuǎn)，那到底是那里錯(cuò)了，是書(shū)告訴我們的這個(gè)是這個(gè)BE正偏，BC反偏就是飽和結(jié)論錯(cuò)了，這個(gè)是一個(gè)不負(fù)責(zé)任的結(jié)論，老師和課本都沒(méi)有能準(zhǔn)確的告訴我們什么是三極管，到底基極是怎么來(lái)控制集電極的。
其實(shí)這個(gè)控制的過(guò)程就象我們用手去推一個(gè)閘門(mén)，讓水流過(guò)閘門(mén)的過(guò)程，我們力氣的大小就是基極電流Ib，閘門(mén)的開(kāi)口大小就是Ib*Hfe，
閘門(mén)流過(guò)的水流就是Ic，所以假如集電極連到一個(gè)大水庫(kù)，我們用力推，集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的越大，水流就會(huì)越大，我們不用力推集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的變小，水流就會(huì)變小，這個(gè)時(shí)候水流的大小會(huì)受到閘口的大小控制。所以假如集電極連到一個(gè)自來(lái)水管，我們?cè)儆昧ν?，集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的跟個(gè)火力發(fā)電站的煙囪也沒(méi)有用，因?yàn)樗挥羞@么大，再大的通道也白搭。
所以我們基極電流控制的是什么，是集電極流過(guò)電流的能力，而不是控制集電極有多少電流，只有集電極有足夠的能力的時(shí)候，我們來(lái)控制這個(gè)閘口才能達(dá)到控制水流大小的目的。
由此我們就能夠清楚地知道，這里所說(shuō)的真正意義上的飽和應(yīng)該是水流大于我們的最大閘口可以流過(guò)的水流，才是正解，就是閘口已經(jīng)是最大了，你水再大也是白搭.也就是說(shuō)閘門(mén)流過(guò)的最大水流Ic是受閘門(mén)的開(kāi)口大小就是Ib*Hfe限制的，但是實(shí)際流過(guò)水流是沒(méi)辦法控制的，要看供水的設(shè)備。但最大不會(huì)超過(guò)閘口的容限。
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