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今天給大家分享：如何判斷晶體管飽和？

• 如果你設(shè)計(jì)一個(gè)晶體管作為開關(guān)，那么這個(gè)晶體管就應(yīng)該在飽和和截止?fàn)顟B(tài)下工作。
• 如果你使用晶體管作為線性電路或者放大器時(shí)，必須將晶體管設(shè)置在有源區(qū)內(nèi)。

不管是哪種情況，都需要通過進(jìn)行計(jì)算、測(cè)量、模擬。這篇文章主要是關(guān)于如何判斷晶體管飽和。

通過實(shí)際測(cè)量可以判斷晶體管是否飽和：使用數(shù)字萬用表監(jiān)控警惕掛吧的集電極-發(fā)射極電壓51漫畫。

如果讀數(shù)低于0.3V，則晶體管處于飽和狀態(tài)。

晶體管的飽和電壓范圍為0.7V及以下，對(duì)于為硬飽和設(shè)計(jì)的電路，VCE會(huì)更低。下圖是測(cè)量電路中晶體管的集電極-發(fā)射極電壓的設(shè)置。

VCE 測(cè)量設(shè)置

但是這種方法并不是很實(shí)用，因?yàn)槟阈枰罱ㄒ粋€(gè)電路，然后買相應(yīng)的組件，耗時(shí)耗財(cái)51漫畫。

通過仿真，你可以確定電路的運(yùn)行情況，你可以在集電極-發(fā)射極之間放置一個(gè)電壓探針，然后運(yùn)行仿真。

1、假設(shè)電路處于飽和狀態(tài)

使用這種方法，我們先假設(shè)電路飽和，求解電路最大增益，將其與其間最小電流增益比較。

如果計(jì)算出的電路的最大增益小于器件的最小增益，則假設(shè)正確，晶體管工作飽和狀態(tài)，否則，以線性模式運(yùn)行。

示例一：

1） 求解集電極電流

假設(shè)電路處于飽和狀態(tài)，因此集電極電流僅由集電極電阻 Rc 的值決定。

你也可以將晶體管的飽和電壓值包含在數(shù)據(jù)表中。如果集電極電流將為：

VCEsat 的范圍為 0.7V 及以下，具體取決于晶體管。這里不考慮集電極-發(fā)射極飽和電壓。

2）計(jì)算基極電流

由于Vbb值為10V，基極-發(fā)射極結(jié)肯定會(huì)正向偏置，基極電流為：

（BC817-25晶體管的VBE典型值為0.7V）

3）求解電路增益 (Beta)

4）將電路 Beta 與最小器件 Beta 進(jìn)行比較

對(duì)于BC817-25晶體管，最小β為 160。因此計(jì)算出的最大β比最小器件β非常小，毫無疑問晶體管工作在飽和狀態(tài)。

如果滿足以下關(guān)系，晶體管就會(huì)飽和：

電路最大增益<<器件的最小增益

如果不包括 VCEsat，計(jì)算電路 beta 確實(shí)是最大的。如果該標(biāo)準(zhǔn)在沒有 VCEsat 的情況下成立，那么毫無疑問，在使用 VCEsat 的情況下該標(biāo)準(zhǔn)也將成立。不包含飽和電壓不會(huì)增加 BOM 成本，但可以為設(shè)計(jì)提供余量。

5）通過模擬驗(yàn)證

從仿真結(jié)果來看，VCE僅為16mV左右。對(duì)于 BC817-25 晶體管，VCE 讀數(shù)低于 700mV 已被視為飽和。同時(shí)，集電極電流約為20mA。

示例二：

使用相同的電路，但將 Rb 更改為 200kΩ。

1）解集電極電流

2）計(jì)算基極電流

3）求解電路增益 (Beta)

4）將電路 Beta 與最小器件 Beta 進(jìn)行比較

器件的最小增益<<電路最大增益

從結(jié)果來看，不滿足上述標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)?438.596 大于 160。因此，晶體管未飽和（線性操作）。

5）通過模擬驗(yàn)證

從仿真結(jié)果來看，VCE約為4.6V，高于任何晶體管的VCEsat。

毫無疑問，電路處于活動(dòng)模式。另一方面，集電極電流約為15mA。這是有源操作時(shí)電路上的實(shí)際電流。

我們上面計(jì)算的集電極電流 20mA 不是實(shí)際電流，因?yàn)殡娐窙]有工作在飽和狀態(tài)。

在該方法中，當(dāng)滿足以下條件時(shí)，計(jì)算出的集電極電流是實(shí)際電路集電極電流。

否則，必須使用線性分析重新計(jì)算計(jì)算出的集電極電流。

2、假設(shè)電路工作在線性區(qū)域

在這種方法中，假設(shè)晶體管的工作時(shí)線性的。如果電路確實(shí)工作在線性區(qū)，則必須滿足以下條件：

電路的最小VCE>器件的最大VCE

1）計(jì)算基極電流

2）計(jì)算集電極電流

假設(shè)操作最初是線性的，因此將使用設(shè)備 beta 來計(jì)算集電極電流。

在線性操作中，電路 beta 由器件 beta 決定。而且，我們現(xiàn)在要考慮最大器件 beta，因?yàn)榭梢蕴峁┳畲蠹姌O電流，使用 300 作為設(shè)備測(cè)試版。

3）計(jì)算最小電路 VCE

4）將最小電路 VCE 與器件 VCEsat 最大值進(jìn)行比較

-2770V 遠(yuǎn)低于BC817-25的最大VCEsat，約為0.7V。不滿足以下標(biāo)準(zhǔn)。因此，晶體管飽和。

【實(shí)際電路VCE不能為負(fù)，因?yàn)殡娐窙]有負(fù)電源。負(fù)值將被鉗位至零伏的地電平。計(jì)算結(jié)果僅表明電路的飽和程度?！?/span>

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