怎样判断双极型三极管的工作状态是截止、放大还是饱和导通？
发表于：2010年01月04日
【相关知识】：三极管的开关特性，三极管基本开关电路，三极管伏-安特性曲线。
【解题方法】：从对三种状态的要求出发，分析对外部电路的要求。
【解答过程】：在图1所示的双极型三极管基本开关电路中，输出的高、低电平分别代表逻辑状态的１和０。因此，希望高电平尽量接近，低电平尽量接近零，也就是希望三极管的c－e之间尽量接近于理想开关。这就要求输入信号为低电平时三极管完全截止，为高电平时三极管饱和导通。
1 工作在截止状态的条件和特性
工作在截止状态的条件是。如果采用图2的折线化近似特性，则近似地认为
时三极管便已经截止。截止状态下三极管的特性是。因为没有流过，所以上没有压降，故。
实际上三极管处于截止状态下不可能绝对为零，但此时的漏电流极小，所以认为不会引起很大的误差。这时三极管的c－e之间就相当于一个断开的开关。
2 工作在放大状态的条件和特性
工作在放大区的条件是（硅三极管的），而且。放大状态下的特性是三极管导通，，而且当为正时（NPN管），随着的增加而成比例地增加。这个比例系数称为电流放大系数β（即）。
由于流过，在上产生压降，所以将随的增加而降低，即：
（１）
这时既不是，也不是零，而是与零之间的某个数值。
3 工作在饱和导通状态的条件和特性
工作在饱和导通状态的条件是；而且，使得足够大，的值接近
于。这时几乎全部降在上，只剩下一个很小的饱和导通压降。称为饱和基极电流，它的数值可用下式计算
（２）
饱和导通状态下增加时已不能再随之按比例增加，所以也不能再减小了，于是三极管的c－e间最后只有一个很小的饱和压降（约在0.1V以下）和一个很小的导通内阻（可小至几欧姆）。这时三极管的ｃ－ｅ间就近似于一个接通的开关。
由式（2）可见，不仅和三极管本身的性能（ 、β）有关，还和外接电路参数（，
）有关。求出以后，还要从输入回路计算出输入信号实际提供的值，只有当时，三极管才能进入饱和导通状态。
三极管的放大区饱和区截止区如何区分 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
发射极正偏集电极反偏,三极管处于放大状态;发射极正偏集电极正偏工作在饱和区;发射极反偏集电极反偏工作在截止区;发射极反偏集电极正偏工作在反向放大状态. 按老师的方法是：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！！ 另一个说明：三极管的三种状态 三极管的三种状态也叫三个工作区域，即：截止区、放大区和饱和区。 (1)、截止区：三极管工作在截止状态，当发射结电压Ube小于0.6—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)、放大区：三极管的发射极加正向电压，集电极加反向电压导通后，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)、饱和区：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0.1V~0.3V，Uce 作在放大区时才用直流偏置电路,工作在开关状态时为了能可靠的工作在饱和与截止状态,不需要直流偏置电路. 另外纠正一下,三极管工作在放大区时发射结正偏,集电结反偏, 工作在饱和区时发射结与集电结都正偏, 工作在截止区时发射结反偏即可, 你说的电路中,单片机的IO口上接一个电阻与三极管基极连接,发射 极接地,集电极接负载与正电源相连.这个电阻主要是防止单片机的 输出电压过高而造成三极管基极电流过大而损坏三极管与单片机电 路,当单片机输出低电平时,三极管可靠截止,即工作在载止区,当单片 机输出高电平时,通过基极电阻的限流,三极管的基极电压将达到0.7V以上,它的CE间电压将在0.3V左右,所以两个结都正偏,三极管工作在饱和区. . 补充，你是说单片机的I/O端口接5.1K电阻接PNP三极管基极，发射极接正电源，集电极接一发光二极光并串联一个二极管接地。当单片机输出高电平时，基极电压为高电平，三极管载止，相当于三极管发射结截止，三极管载止，UCE=UCC。当单片机输入低电平时，发射结正偏，三极管导通，此时UCE=0.3V，集电极电位纸比电源电压低0.3V，而基极电位比电源电压低0.7V，所以两个结均正偏，三极管工作在饱和状态。 场效应管和三极管的功能、作用一样，可以用于放大、振荡、开关电路。 N沟道场效应管和NPN三极管类似，工作条件是在 栅极加正向极性控制电压，在漏极加正极性电源电 压，改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间的电 流大小。 P沟道场效应管和PNP三极管类似，工作条件是在栅极加负极性控制电压，在漏极加负向极性电源电压，改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间的电流大小。 目前应用比较广泛的是N沟道场效应管，就像三极管NPN型应用比较多一样。 1.PNP三极管导通条件是当给它通电时（通电如何通你知道么，就是E加电源电压，如5V，C极过一限流电阻接地），那么如果你给控制端即B极一个低电平，此时就可以导通，导通电压（即CE间电压）至少小于0.2V，如果此时你B极是个高电平，那你再测你的CE间电压，可能就是有比较大的压降，比如5V，那自然就不算通了。简单点理解吧，一个开关闭合以后，它两端触点即使过再大电流压降也会很小，而一个开关，它两端压降自然就为加于它两端的电压，自然就不算通了 2 截止就是BE反偏，即E>B 3 饱和线路就是CE 放大：b极提供信号（输入）c提供能量e输出常用在模电 还有一个重要的特点：Ubc在线性电路中通常为0.7v 这个性质可以稳压稳流等 三极管的判断方法一，三极管类型 1. 先判定基极b(一般中间的就是)：先假定一个管脚是b，把 红表笔接这个b，用黑表笔分别接触另两个管脚，测得或者都是高阻值时，说明假定正确。 2.因为红表笔实际是表电源的负极，所以 当测得都是低阻值时，b是N型材料， 两端是P型材料，就是PNP型。 3.所以当测得都是高阻值时，b是P型材料， 两端是N型材料，就是NPN型。 4.我们一般可以容易找到基极b，但另外两个电极哪个是集电极c，哪个是发射极e呢?这时我们可以用测穿透电流ICEO 的方法确定集电极c和发射极e。 (1) 对于NPN型三极管，用手指捏住b极与假设的c极，管脚间利用我们的手指充当电阻的作用，用黑表笔接假设的c 极，红表笔接假设的e极，万用表打到*1K档测量两极间的电阻 Rce；之 后将假 设的c ,e 极对调 再测一 次。虽然两次测量中万用表指针偏转角度都很小，但仔细观察，总会有一次偏转角度稍大，此时电流的流向一定是：黑表笔→c极→b极→e极→红表笔，所以此时黑表笔所接的一定是集电极c，红表笔所接的一定是发射极e。 (2) 对于PNP型的三极管，道理也类似于NPN型，其电流流向一定是：黑表笔→e极→b极→c极→红表笔，其电流流向也与三极 管符号中的 箭头方向一 致，所以此时 黑表笔所接 的一定是发 射极e，红表 笔所接的一定是集电极c。 4.直流放大倍数的hFE的测量：先转动开关至晶体管调节 Adj位置上，将红黑测试笔短接，调节欧姆调零电位器，使指针对准300hFE刻度线上，然后转动开关到hFE位置，将要测的晶体管脚分别插入晶体管测试座的ebc管座内，指针偏转所示数值约为晶体管的直流放大倍数?值。N型插入N型插座，P型插入P型插座。 5. 我想‘三极管是在饱和状态下集电极正偏’，这句话是必要条件，是三极管在饱和导通状态下得出的结果，不能用他在电路里判断。 那怎么判断三极管是宝盒导通的呢？我是这样理解的，如上图，基极电流ib=（5v（引脚高电平时）-vbe）/r22，比如算的电流为3ma，而如果三极管的β值为100，流过此三极管的集电极电流最大为200ma，此时若按照ic=βibe算得，电流为300ma，很显然大于200ma，三极管不在放大状态，此时ic已经不在随ibe线性变化，此时ic电流已饱和，基极基本无电流流过。流过ice电流大，vce间电压拉低，压差大约在0.3v左右。我是这样理解的，不知道是否正确 ----------------------------------------------------------------------- 我一直都是这么理解的。 ，你上面的射随用法是不正确的，单片机的IO口带负载不好吧。正确的接法是把负载接到c极和3.3v之间。你想确定是否饱和的话，测出Ic和Vce再对比曲线图不就知道了。 其实经验之谈，给Ib提供10几毫安左右的电流，再结合不是太小的负载，一般都是工作在饱和了。 积分：86 派别： 等级：------ 来自：哈哈同志们都不会猜到我竟然把板子焊错了我把两个电容的正接在了R1和D1接点和R2和D2接点那了就出现了两个灯常亮的效果了现在两个灯闪的效果出来了我把两个电容改成1UF的时候，两个灯闪的比较快了 看你怎么用了，，，，NPN ， PNP 都可以驱动，，，如果你用的是NPN，如果你驱动是5V ，，，那么你把负载放在发射极，，那么IB = 多少呢？没有了IB 也就没有了IC ，，怎么去驱动，，，但是把负载放在集电极，，，就可以驱动，，，，，， 至于为什么单片机系统中，，，都喜欢用PNP，，，因为有很多单片机的吸入电流，比输出电流更大，，，故，， 如何快速确定三极管的工作状态三极管的三种工作状态分析判断有放大、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IB≥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IBS=ICS/β=EC-UCES/β≈EC/βRC。三极管饱和时，基极电流很大，对硅管来说，发射结的饱和压降UBES=0.7V(锗管UBES=-0.3V)，而UCES=0.3V，可见，UBE>0，UBC>0，也就是说，发射结和集电结均为正偏。三极管饱和后，C、E 间的饱和电阻RCE=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G、E 间视为短路，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要使三极管处于截止状态，必须基极电流IB=0，此时集电极IC=ICEO≈0(ICEO 为穿透电流，极小)，根据三极管输出电压与输出电流关系式UCE=EC-ICRC，集电极与发射极间的电压UCE≈EC。 三极管截止时，基极电流IB=0，而集电极与发射极间的电压UCE≈ECO 可见，UBE≤0，UBC1V 以上，UBE>0，UBC 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，已知EC=12V，β=50，Ri=1kΩ，Rb=220kΩ，Rc=2kΩ，其中Ri 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? 通俗易懂的三极管工作原理 理解三极管的工作原理首先从以下两个方面来认识： 其一、制造工艺上的两个特点：(1)基区的宽度做的非常薄；(2)发射区掺杂浓度高。 其二、三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V)；（b）在C极和E极之间施加反向电压；(c) 如要取得输出必须加负载电阻。 当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下： (1)基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C极和E极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。 （2）基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时，由于C极和E极间施加了反向电压， 所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因而就没有集电极电流产生。综上所述，在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是三极管的开关作用（开关特性）。参见晶体三极管特性曲线5.2图所示：晶体三极管共发射极放大原理如下图所示：A、vt是一个npn型三极管 画外音：我们可以用水龙头与闸门放水的关系，来想象或者说是理解三极管的放大原理。其示意图如下图2-20 所示 图2-20 三极管放大原理参考示意图 ①如图 2.20 （ａ）所示：当发射结无电压或施加电压在门限电压以下，相当于闸门关紧时，水未从水龙头底部通过水嘴流出来。此时，ec 之间电阻值无穷大，ec 之间的电流处于截止状态，或者说是开关的OFF 状态。 NPN：放大，集电结反偏，发射结正偏； 截止，集电结反偏，发射结反偏； 饱和，集电结正偏，发射结正偏； PNP：放大，集电结正偏，发射结反偏； 截止，集电结正偏，发射结正偏； 饱和，集电结反偏，发射结反偏； 这是我脑子里的东西，你自己看一下是不是相反吧 简单的办法就是判断他们的电位变化的情况。以下以NPN硅管为例，PNP管正好相反。（1）截止，Ube<0.7V，也就是发射结反偏，Ube<0的时候是可靠截止。（2）放大，Ube>0.7V，Uce>Ube，Ubc<0，也就是发射结正偏，集电结反偏。（3）饱和，Ube>0.7V，Uce 1、三极管的正偏与反偏：给PN结加的电压和PN结的允许电流方向一致的叫正偏，否则就是反偏。即当P区（阳极）电位高于N区电位时就是正偏，反之就是反偏。例如NPN型三极管，位于放大区时，Uc>Ub集电极反偏，Ub>Ue 发射极正偏。总之，当p型半导体一边接正极、n型半导体一边接负极时，则为正偏，反之为反偏。 NPN和PNP主要是电流方向和电压正负不同。 NPN是用B—E的电流（IB）控制C—E的电流（IC），E极电位最低，且正常放大时通常C极电位最高，即VC>VB>VE。 PNP是用E—B的电流（IB）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VC 1.三极管工作状态的判断方法： 分析电路时，判断三极管的功能，如果能够知道该三极管三个管脚的电压和该三极管起得作用（放大还是开关），。对于NPN而言，如果Uc>Ub>Ue,该管处于放大状态，放大一定的电流，一般是在模拟电路中起了作用（此时Uce之间的电压是不确定的）；如果Ub>Ue, Ub>Uc,该管处于饱和状态，c-e之间导通，其管压降为0.3-0.7V,与截止区相对立，此时该 二极管起到了开关的作用， 如图所示： 般应用在数字电路中。 3.72 12 * 饱和 3. 3 放大区截■ 止 3 区 3 区 对于PNP而言，当Ue>Ub>Uc即集电极反偏、发射极正偏，处于放大状态；当Ue>Ub 且 Uc>Ub（这时候，Uc^ Ue）,即集电极和发射极都正偏，处于饱和状态。 2.三极管的使用方法： 我们经常在单片机系统中连接三极管起到开关的作用，经典电路如下图所示： 如果在单片机系统中出现三极管时，那么该三极管大多数甚至几乎全部情况下都会处于 开-关状态。因为单片机输出的都是数字量，要么是0,要么是1,不可能出现别的情况。因 此对应的三极管也要么开通，要么关断。 在上面电路中，如果按照开始时说的三极管状态的判别方法，是不行的。因为c点得工 作电压是不确定的（实际上在真正的电路中c点电压是确定的，但是从电路图中我们看不出 来）。真正的判断方法如下：当I/0引脚为高电平时，b点基极的电流是一定的，那么c点电 流也是一定的，而且是处在了三极管的饱和区，因此b点的电压为0.7v,三极管导通，贝U c 点的电压与e点压相同（比e点略大，约为0.5v,即为Uce）,即OUT （输出端处于低电平）端为低电平状态。当I/0引脚为低电平时，NPN三极管断开，c-e之间不导通，那么此时 c 点（OUT）电位为高电平即VCC电压。这从而达到了用单片机引脚来控制Vcc的效果。 综上所述：当I/O为高电平，b-e之间有电压，三极管导通，c-e管压降小，OUT为低电平（Q 0.5）;当I/O为低电平时，b-e之间没电压，三极管关断，c-e管压降非常大，OUT为高电平=Vcc; 上面就是NPN的使用方法。我们可以这么理解：在使用NPN时，要尽可能将e端接地，当b 端比e端至少高0.7v时，管子导通；否则管子断开。 同理,我们可以得出PNP三极管的使用电路和方法： 关于三极管工作于开关状态的原理解析 晶体三极管的实际开关特性决定于管子的工作状态。晶体三极管输出特性三个工作区，即截止区、放大区、饱和区,如图4.2.1(b)所示。如果要使晶体三极管工作于开关的接通状态，就应该使之工作于饱和区； 要使晶体三极管工作于开关的断开状态，就应该使之工作于截止区，发射极电流iE=0，这时晶体三极管处于截止状态，相当于开关断开。集电结加有反向电压，集电极电流iC=ICBO，而基极电流iB=-ICBO。说明三极管截止时，iB并不是为0，而等于-ICBO。基极开路时，外加电源电压VCC使集电结反向偏置，发射结正向偏置晶体三极管基极电流iB=0时，晶体管并未进入截止状态，这时iE=iC =ICEO还是较大的。晶体管进入截止状态，晶体管基极与发射极之间加反向电压，这时只存在集电极反向饱和电流ICBO，iB =-ICBO，iE=0，为临界截止状态。进一步加大基极电压的绝对值，当大于VBO时，发射结处于反向偏置而截止，流过发射结的电流为反向饱和电流IEBO，这时晶体管进入截止状态iB = -(ICBO+ IEBO)，iC= ICBO。发射结外加正向电压不断升高，集电极电流不断增加。同时基极电流也增加，随着基极电流iB 的增加基极电位vB升高，而随着集电极电流iC的增加，集电极电位vC却下降。当基极电流iB增大到一定值时，将出现vBE =vCE的情况。这时集电结为零偏，晶体管出现临界饱和。 如果进一步增大iB ，iB增大，使得集电结由零偏变为正向偏置，集电结位垒降低，集电区电子也将注入基区，从而使集电极电流iC随基极电流iB的增大而增大的速度减小。这时在基区存储大量多余电子-空穴对，当iB继续增大时，iC基本维持不变，即iB失去对iC的控制作用，或者说这时晶体管的放大能力大大减弱了。这时称晶体管工作于饱和状态。一般地说，在饱和状态时饱和压降VBE(sat)近似等于0.7V，VCE(sat)近似等于0.3V。由图4.2.1(a)可看出，集电极电流iC的增加受外电路的限制。由电路可得出iC的最大值为ICM= VCC/ RC。晶体管进入饱和状态，基极电流增大，集电极电流变化很小，即iC=ICS=(VCC-VBE(sat))/RC晶体管处于临界饱和时的基极电流为IBS=ICS/β=(VCC-VBE(sat))/βRC 基极电阻增大,驱动电流不足,特别是晶体管从放大区进入饱和区时时间太长,开关晶体管发热烧坏,因此此电阻的计算为:Rb《=Hfe*(Vb-0.7)/Icm 在简易自动控制电路中，将介绍一些模拟实验电路，利用一些物理现象产生的力、热、声、光、电信号，实现自动控制，以达到某种控制效果。 三极管的工作原理（转载） 三极管的工作原理 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。 但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流去控制大电流。 放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。 如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。 在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。 如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。 饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。 在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。 而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 结构与操作原理 三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn 两种组合。三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集 极（collector, C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出 npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体， 和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中 性的p型区和n型区隔开。 图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。 三极管的电特性和两个pn接面的偏压有关，工作区间也依偏压方式来分类，这里 我们先讨论最常用的所谓”正向活性区”(forward active)，在此区EB极间的pn接 面维持在正向偏压，而BC极间的pn接面则在反向偏压，通常用作放大器的三极管 都以此方式偏压。图2(a)为一pnp三极管在此偏压区的示意图。 EB接面的空乏 区由于在正向偏压会变窄，载体看到的位障变小，射极的电洞会注入到基极，基 极的电子也会注入到射极；而BC接面的耗尽区则会变宽，载体看到的位障变大， 故本身是不导通的。图2(b)画的是没外加偏压，和偏压在正向活性区两种情形 下，电洞和电子的电位能的分布图。 三极管和两个反向相接的pn二极管有什么差别呢？其间最大的不同部分就在 于三极管的两个接面相当接近。以上述之偏压在正向活性区之pnp三极管为例， 射极的电洞注入基极的n型中性区，马上被多数载体电子包围遮蔽，然后朝集电极 方向扩散，同时也被电子复合。当没有被复合的电洞到达BC接面的耗尽区时， 会被此区内的电场加速扫入集电极，电洞在集电极中为多数载体，很快藉由漂移电流 到达连结外部的欧姆接点，形成集电极电流IC。 IC的大小和BC间反向偏压的大小 关系不大。基极外部仅需提供与注入电洞复合部分的电子流IBrec，与由基极注入 射极的电子流InB? E（这部分是三极管作用不需要的部分）。 InB? E在射极与与电 洞复合，即InB? E=I Erec。pnp三极管在正向活性区时主要的电流种类可以清楚地 在图3(a)中看出。 三极管的工作原理 对三极管放大作用的理解，切记一点：能量不会无缘无故的产生，所以，三极管一定不会产生能量。 但三极管厉害的地方在于：它可以通过小电流去控制大电流。放大的原理就在于：通过小的交流输入，控制大的静态直流。 假设三极管是个大坝，这个大坝奇怪的地方是，有两个阀门，一个大阀门，一个小阀门。小阀门可以用人力打开，大阀门很重，人力是打不开的，只能通过小阀门的水力打开。 所以，平常的工作流程便是，每当放水的时候，人们就打开小阀门，很小的水流涓涓流出，这涓涓细流冲击大阀门的开关，大阀门随之打开，汹涌的江水滔滔流下。如果不停地改变小阀门开启的大小，那么大阀门也相应地不停改变，假若能严格地按比例改变，那么，完美的控制就完成了。在这里，Ube就是小水流，Uce就是大水流，人就是输入信号。当然，如果把水流比为电流的话，会更确切，因为三极管毕竟是一个电流控制元件。如果某一天，天气很旱，江水没有了，也就是大的水流那边是空的。管理员这时候打开了小阀门，尽管小阀门还是一如既往地冲击大阀门，并使之开启，但因为没有水流的存在，所以，并没有水流出来。这就是三极管中的截止区。饱和区是一样的，因为此时江水达到了很大很大的程度，管理员开的阀门大小已经没用了。如果不开阀门江水就自己冲开了，这就是二极管的击穿。在模拟电路中，一般阀门是半开的，通过控制其开启大小来决定输出水流的大小。没有信号的时候，水流也会流，所以，不工作的时候，也会有功耗。而在数字电路中，阀门则处于开或是关两个状态。当不工作的时候，阀门是完全关闭的，没有功耗。 结构与操作原理 三极管的基本结构是两个反向连结的pn接面，如图1所示，可有pnp和npn 两种组合。三个接出来的端点依序称为射极（emitter, E）、基极（base, B）和集极（collector, C），名称来源和它们在三极管操作时的功能有关。图中也显示出 npn与pnp三极管的电路符号，射极特别被标出，箭号所指的极为n型半导体，和二极体的符号一致。在没接外加偏压时，两个pn接面都会形成耗尽区，将中性的p型区和n型区隔开。 图1 pnp(a)与npn(b)三极管的结构示意图与电路符号。 1. 三极管工作状态的判断方法： 分析电路时，判断三极管的功能，如果能够知道该三极管三个管脚的电压和该三极管起得作用（放大还是开关），。对于NPN 而言，如果Uc>Ub>Ue ，该管处于放大状态，放大一定的电流，一般是在模拟电路中起了作用（此时Uce 之间的电压是不确定的）；如果Ub>Ue ，Ub>Uc ，该管处于饱和状态，c-e 之间导通，其管压降为0.3-0.7V ，与截止区相对立，此时该三极管起到了开关的作用，一般应用在数字电路中。 如图所示： 对于PNP 而言，当Ue>Ub>Uc,即集电极反偏、发射极正偏，处于放大状态；当Ue>Ub 且Uc>Ub(这时候，Uc ≈Ue)，即集电极和发射极都正偏，处于饱和状态。 2.三极管的使用方法： 我们经常在单片机系统中连接三极管起到开关的作用，经典电路如下图所示： （ 如果在单片机系统中出现三极管时，那么该三极管大多数甚至几乎全部情况下都会处于开-关状态。因为单片机输出的都是数字量，要么是0，要么是1，不可能出现别的情况。因此对应的三极管也要么开通，要么关断。 在上面电路中，如果按照开始时说的三极管状态的判别方法，是不行的。因为c 点得工作电压是不确定的（实际上在真正的电路中c 点电压是确定的，但是从电路图中我们看不出来）。真正的判断方法如下：当I/0引脚为高电平时，b 点基极的电流是一定的，那么c 点电流也是一定的，而且是处在了三极管的饱和区，因此b 点的电压为0.7v ，三极管导通，则c 点的电压与e 点压相同（比e 点略大，约为0.5v,即为Uce ），即OUT （输出端处于低电平）端为低电平状态。当I/0引脚为低电平时，NPN 三极管断开，c-e 之间不导通，那么此时c 点（OUT ）电位为高电平即VCC 电压。这从而达到了用单片机引脚来控制Vcc 的效果。 综上所述：当I/O 为高电平，b-e 之间有电压，三极管导通，c-e 管压降小，OUT 为低电平（≈0.5）；当I/O 为低电平时，b-e 之间没电压，三极管关断，c-e 管压降非常大，OUT 为高电平=Vcc ； 上面就是NPN 的使用方法。我们可以这么理解：在使用NPN 时，要尽可能将e 端接地，当b 端比e 端至少高0.7v 时，管子导通；否则管子断开。 同理,我们可以得出PNP 三极管的使用电路和方法： 放大区 12 3 截止区 3.3 3 饱和区 快速确定三极管工作状态的方法 重庆易天龙 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 三极管状态判断 NPN管:放大状态Vc>Vb>Ve,饱和状态Vb>ve,Vb>vc,截止状态Vc=+V,Vb=0 PNP管:放大状态Ve>Vb>Vc,饱和状态Vb 三极管工作原理 1、晶体三极管简介。晶体三极管是p型和n型半导体的有机结合，两个pn结之间的相互影响，使pn结的功能发生了质的飞跃，具有电流放大作用。晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。如图2-17所示。(用Q、VT、PQ表示)三极管之所以具有电流放大作用，首先，制造工艺上的两个特点：(1)基区的宽度做的非常薄;(2)发射区掺杂浓度高，即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。 2、晶体三极管的工作原理。 其次，三极管工作必要条件是(a)在B极和E极之间施加正向电压(此电压的大小不能超过1V);(b)在C极和E极之间施加反向电压(此电压应比eb间电压较高);(c)若要取得输出必须施加负载。 图2-17 三极管的构造示意图 最后，当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下： (1) 基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C极和E极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。 (2)基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时，由于C极和E极间施加了反向电压，所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因 而就没有集电极电流产生。 综上所述，在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流，这就是三极管的电流放大作用。此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是三极管的开关作用(开关特性)。 参见晶体三极管特性曲线2-18图所示： 图2-18 晶体三极管特性曲线 3、晶体三极管共发射极放大原理如下图所示： A、vt是一个npn型三极管，起放大作用。 B、ecc 集电极回路电源(集电结反偏)为输出信号提供能量。 C、rc 是集电极直流负载电阻，可以把电流的变化量转化成电压的变化量反映在输出端。 D、基极电源ebb和基极电阻rb，一方面为发射结提供正向偏置电压，同时也决定了基极电流ib. 图2-19 共射极基本放大电路 E、cl、c2作用是隔直流通交流偶合电容。 F、rl是交流负载等效电阻。 交流通路：ui正端-cl-vtb-vtc-c2-rl-ui负端。 (1)在日常使用中采用两组电源不便，可用一组供电。 相信谈到稳压三极管，很多从业不久或刚刚入门的设计者都会觉得比较陌生。因为在电路设计中，最常见的稳压器件为二极管，而非三极管，但实际上三极管也是拥有稳压作用的，在本文将为大家介绍关于稳压三极管电路的工作分析，通过浅显易懂的方式来帮助大家理解。 图1是一个固定稳压电路。电阻作用1是向三极管提供偏置电流，使三极管导通。2是向稳压管提供工作电流，稳压管接在基极上。所以基极的电压被稳压管稳定了。又因为三极管基极与射极之间是一个二极管，而二极管导通时两端电压是稳定的0.7V（以硅管算）。所以此电路输出电压等于稳压管稳定值减0.7V。电容的作用与稳压无关，但是在这类稳压电路中往往“顺便”用它。其作用是与三极管构成“电子滤波”电路，利用三极管的放大作用，在输出端得到扩大了hFE（三极管放大倍数）倍的滤波效果，这是接在输出端的滤波电容无法相比的。右图的电容也是此作用。 图2是一个输出可调的串联调整稳压电路。三极管V1叫调整管，起到调整输出电压作用。V2叫比较放大管。起到把取样信号与基准电压进行比较并放大后控制调整管的作用。电阻1作用是向三极管V1提供偏置电流，使三极管导通。电阻1另一个作用是向V2提供工电源。电阻2向稳压管提供工作电流。电阻3.4及W构成取样电路。稳压管给V2提供基准电压。 此电路工作原理如下：设因负载变化或输入电压波动或其它原因使输出电压升高---------经取样电路取样，V2基极电压也升高---------V2基极电流加大------V2集电极电流加大--------V2集电极电压即V1基极电压下降----------V1射极即输出电压下降------结果就是输出电压实际并没有 三极管工作原理及主要参数详解 三极管（全称：半导体三极管，也称双极型晶体管、晶体三极管），是一种控制电流的半 导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。介绍三极 管的工作原理以及主要参数。 晶体三极管是p型和n型半导体的有机结合，两个pn结之间的相互影响，使pn结的功能 发生了质的飞跃，具有电流放大作用。晶体三极管按结构粗分有npn型和pnp型两种类型。如图2-17所示。（用Q、VT、PQ表示）三极管之所以具有电流放大作用，首先，制造工 艺上的两个特点： （1）基区的宽度做的非常薄; （2）发射区掺杂浓度高，即发射区与集电区相比具有杂质浓度高出数百倍。 晶体三极管的工作原理 三极管工作必要条件是（a）在B极和E极之间施加正向电压（此电压的大小不能超过 1V）;（b）在C极和E极之间施加反向电压（此电压应比eb间电压较高）;（c）若要取得 输出必须施加负载。 当三极管满足必要的工作条件后，其工作原理如下： （1）基极有电流流动时。由于B极和E极之间有正向电压，所以电子从发射极向基极移动，又因为C极和E极间施加了反向电压，因此，从发射极向基极移动的电子，在高电压 的作用下，通过基极进入集电极。于是，在基极所加的正电压的作用下，发射极的大量电 子被输送到集电极，产生很大的集电极电流。 （2）基极无电流流动时。在B极和E极之间不能施加电压的状态时，由于C极和E极间 施加了反向电压，所以集电极的电子受电源正电压吸引而在C极和E极之间产生空间电荷区，阻碍了从发射极向集电极的电子流动，因而就没有集电极电流产生。 综上所述，在晶体三极管中很小的基极电流可以导致很大的集电极电流，这就是三极管的 电流放大作用。此外，三极管还能通过基极电流来控制集电极电流的导通和截止，这就是 三极管的开关作用（开关特性）。 晶体三极管共发射极放大原理如下图所示： A、vt是一个npn型三极管，起放大作用。 B、ecc 集电极回路电源（集电结反偏）为输出信号提供能量。 C、rc 是集电极直流负载电阻，可以把电流的变化量转化成电压的变化量反映在输出端。 z 口 p i - _ PNP 型? 1、三极管的正偏与反偏：给 PN 结加的电压和PN 结的允许电流方向一致的 叫正 偏，否则就是反偏。即当P 区邙阳极）电位高于N 区电位时就是正偏，反之 就是反偏。例如NPN 型三极管，位于放大区时，Uc>Ub 集电极反偏，Ub>Ue 发射 极正偏。总之，当p 型半导体一边接正极、n 型半导体一边接负极时，则为正偏， 反之为反偏。 NPN 是用B — E 的电流（IB ）控制C — E 的电流（IC ）, E 极电位最低，且正 常放大时通常C 极电位最高，即VC>VB>VE NPK 型仪 B ? NPN 和PNP 主要是电流方向和电压正负不同 PNP是用E—B的电流（IB ）控制E—C的电流（IC），E极电位最高，且正常放大时通常C极电位最低，即VCWBvVE 2、三极管的三种工作状态：放大、饱和、截止 (1)放大区：发射结正偏，集电结反偏。对于NPN管来说，发射极正偏即基极电压Ub>g射极电压Ue,集电结反偏就是集电极电压Uc>基极电压Ubb放大条件：NPN管：Uc>Ub>Ue PNP管：Ue>Ub>U c (2)饱和区：发射结正偏、集电结正偏--BE、CE两PN结均正偏。即饱和导通条件：NPN管：Ub>Ue,Ub>U，PNP型管：Ue>Ub,Uc>Ub饱合状态的特征是：三极管的电流Ib、Ic都很大，但管压降Uce却很小，Uce^0。这时三极管的c、e极相当于短路，可看成是一个开关的闭合。饱和压降，一般在估算小功率管时，对硅管可取0.3V，对锗管取0.1V。此时的，iC几乎仅决定于Ib，而与Uce无关，表现出Ib对Ic的控制作用。 (3)截止区：发射结反偏，集电结反偏。由于两个PN结都反偏，使三极管的电流很小，Ib?0, Ic?0,而管压降Uce却很大。这时的三极管c、e极相当于开路。可以看成是一个开关的断开。 3、三极管三种工作区的电压测量 如何判断电路中的一个NPN硅晶体管处于饱和，放大，截止状态？用电压表测基极与射极间的电压Uba 饱和状态eb有正偏压约0.65V左右,ce电压接近0V. 放大状态eb有正偏压约0.6V,ce电压大于0.6V小于电源电压. 截止状态eb电压低于0.6V,ce电压等于或接近电源. 在实际工作中，可用测量BJT各极间电压来判断它的工作状态。NPN型硅管的典型数据是：饱和状态Ube=0.7V,Uce=0.3V;放大区Ube=0.7V;截止区Ube=0V 这是对可靠截止而言，实际上当Ube<0.5V时，即已进入截止状态。对于PNP管, 其电压符号应当相反。 截止区：就是三极管在工作时，集电极电流始终为0。此时，集电极与发射极间电压接近电源电压。对于NPN型硅三极管来说，当Ube在0?0.5V之间时，Ib很小，无论Ib怎样变化，Ic都为0。此时，三极管的内阻(Rce)很大，三极管截止。当在维修过程最新最全pnp三极管
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