双极型三极管饱和状态的探讨
双极型三极管饱和状态的探讨
文章摘要:建立三极管的物理模型，分析讨论了三极管饱和时的偏置状态和载流子的运动规律，进一步说明了此时三极管集电结正偏的正确性。 (共4页) 文章关键词:双极型三极管 饱和状态 物理模型 偏置状态 载流子 集电结 NPN型三极管 正偏 文章快照:，No．1文章编号：(65—04双极型三极管饱和状态的探讨张大平(钦州师范高等专科学校物理与电子工程系，广西钦州535000)摘要：建立三极管的物理模型，分析讨论了三极管饱和时的偏置状态和载流子的运动规律，进一步说明了此时三极管集电结正偏的正确性。关键词：三极管；饱和；集电结；正偏中图分类号：047文献标识码：A在三极管输出特性曲线中，通常定义=0时的状态为临界饱和状态，把不同f值下的临界饱和状态所对应的点连成曲线，称为临界饱和线，在&0时，输出特性曲线的直线上升和弯曲部分称为饱和区。因此，三极管饱和时，基极电位高于集电极电位(即&)，而集电极电流却从集电区流向基区，如图1所示。这与基尔霍夫定律是否矛盾呢?现行的许多电子技术文献都明确指出：三极管饱和时，发射结、集电结都正偏。而文献[4]却提出：三极管饱和时，发射结正偏、集电结弱反偏。哪一种说法较为准确科学?本文分析讨论这方面问题时，为了简化叙述，把双极型三极管简称三极管，并以NPN型三极管为例。．三极管的物理模型为了能更好地理解和掌握三极管的内部结构和工作原理，笔者建立图2所示的三极管的直流物理模型。图2中用Rc、R。、R分别表示集电区、基区、发射区的体电阻、对应的半导体与欧姆接触电极的接触电阻的总和；Voe、分别表示发射结、集电结热平衡时的内建电位差；R∞、R∞分别表示发射结、集B囤1C电结的结电阻，它们是随外加偏置电压的变化而改图2变的，虚线方框表示PN结；aEIoE表示发射结对集电结的作用，a为正向电流放大系数；ack表示集电结对发射结的作用，ac为反向电流放大系数；、分别表示集电区、发射区的半导体分别与金属导体的接触电位差；表示金属导体与基区半导体的接触电位差。由半导体物理学知识可知，对于某物体，不管它由几部分组成，只要达到热平衡后，其费米能级应为同一水平。因此=+，：手．收稿日期：作者简介：张大平(1965一)，男，广西合浦县人，讲师。从事电子技术研究。·66·广西师院学报(自然科学版)第19卷2三极管饱和状态的分析2．1三极管的偏置状态由于三极管内PN结的结电阻R、Roc比电阻Rc、R、R大得多，外加偏置电压大多降在PN结的结电阻上，因此可以画出简化偏置电路如图3所示。根据基尔霍夫定律可以得出一手一J=一手一z一=一发射结的结电位差为1屉窟V一一集电结的结电位差为一2．2饱和状态时偏置电压与电流的关系当一定时，V越小，一越大，集电结的耗尽层越窄，Roc越小，k就越大，而一不变，发射结的耗尽层不变，R不变，不变，使口不变，因此集电极电流Ic=口—Ioc就随着的减小而减小；当减小到一定程度，使aE=Ioc时，集电极电流f。为零；当再进一步减小，使arloE&Ioc时，集电极电流，为负，即电流，从集电极流出。当一定时，越大，、都增大，、k都增大，因此集电极电流Ic=口E—Ioc就基本不变。当采用单电源供电偏置时(以图1、图2、图3电路为例分析三极管从放大状态过渡到饱和状态的过程)，Ec、R0一定，减小R6使增大，J、k增大，但因为三极管处于放大区时，&，集电结反偏，loc很小，loc的增量当然就更小，因此集电极电流，随的增大而增大，使电阻R。上的压降也随之增大，那么，GE减小。当减小到=时，三极管进入临界饱和状态。如果R6继续减小，V．匝继续增大，使、J0c增大，但这时&，集电结变为正向偏置，故电流J0c增长的速度也随之增大，因此集电极电流Jc的增长速度减慢，V继续缓慢减小。当V雎再继续增大，到电流J∞的增长速度与电流口的增长速度相等时，不再增大，也稳定在某一定值，即使这时再增大，、也基本不变。这个稳定过程可以表示为十一十一口E十一，c十十一、}一十一k十一、}为了能更加清楚地理解饱和状态时偏置电压与电流的关系，下面用三极管内部载流子的运动过程加以说明。第1期张大平：双极型三极管饱和状态的探讨·67·2．3饱和状态时载流子的运动规律2．3．1基区的多数载流子——空穴由于三极管饱和时，发射结、集电结都正向偏置，耗尽层变窄，势垒降低，基区的空穴分别向发射区、集电区注入，分别形成空穴电流、J，但因为基区的掺杂浓度很低，故形成的电流很小，如图4所示。2．3．2发射区的多数载流子——电子由于三极管饱和时，发射结正向偏置，势垒降低，发射区的电子大量地向基区注入而形成电子电流．由于基区很薄，掺杂浓度又低，扩散到基区的电子只有很小部分与基区的空穴复合，形成电流JBN，其余大部分电子扩散至集电结，在集电结电场的作用下漂移而进入集电区，形成电流，如图4所示。2．3．3集电区的多数载流子——电子由于三极管饱和时，集电结也正向偏置，因此集电区电子的运动规律与发射区电子的运动规律相似，从而形成电子电流J、JBN、J，如图4所示。因为少数载流子的浓度极低，加上两结正偏，削弱了少数载流子的漂移运动，故少数载流子的运动对电流的影响极小，可以忽略。2．3．4三极管三个电极的电流关系由图3、图4不难得出三极管各电极电流的基本关系如下：Jc=a~IoE—Ioc=J一J一J(】)IE=IoE—acIoc=I+I口一IIB=IoE+Ioc—a~IoE—acIoc=I口+IBN+I十图4IBN其中a~IoE=J，Ioc=J+J(】)，,~cloc=I，IoE=I+I口由此可知，图3中的电流a~IoE(即)是由基区非平衡少数载流子在集电结电场的作用下向集电区漂移而形成的，则可以认为电流a~IoE在集电结上的压降为零(即电流a~IoE对结电位差无贡献)。而电流k(即f、f)是在外加电压(即一)作用下，使集电结势垒降低，两边多数载流子的扩散运动而形成的，则可以认为外加偏置电压在集电结上的压降主要由电流k在集电结上形成的(即=IocRoc)。而集电极电流Jc是由口、Ioc两者共同决定的，并不等于k，因此我们不能认为集电极电流J从集电区流向基区，在集电结上的压降就一定是集电区为正、基区为负。2．4是否与基尔霍夫定律矛盾三极管饱和时，基极电位比集电极电位高，而集电极电流Jc却由集电区流向基区，这与基尔霍夫定律是否矛盾呢?造成误解(认为矛盾)的原因是：认为三极管只是由电阻R0E、R∞、Rc、R日、R￡组成，即把图2中所有的接触电位差(、、、、)、受控电流源(口、口J∞)去掉，这样J经过R∞、Rc形成压降，肯定是集电极电位高于0点电位，集电结反偏。这是错误的!恰恰相反，实际分析三极管的工作原理时，常常因为电阻R、R日、R￡的影响太小而被忽略，如图3所示，由前面分析可以知道，外加的偏置电压引起了两PN结的内电场的变化，或者说改变了两PN结的结电位差的大小。偏置电压不同，两结的结电位差发生变化，致使集电极电流可正、可负、可以为零。这正是应用基尔霍夫定律分析所得的结果。·68·广西师院学报(自然科学版)第19卷3结语由上面分析可知，三极管饱和时，集电极电流，c≠，其本质原因是因为集电结正偏，结电位差减小，势垒降低，其两边半导体内多数载流子互相扩散，形成与漂移电流(=口)方向相反的扩散电流，oc，致使集电极电流，&．而并非只是因为发射极发射能力有余，集电极收集能力不张大平aabe0bca4b
如何根据电位判断三极管的工作状态？wangbo7019 Post at
17:15:30如图所示，如何根据电位来判断此三极管是工作在饱和或者截止状态。本帖有附件，需进入详细页面下载 wangbo7019 Post at
14:20:07居然没有人回答huoxu020202 Post at
17:36:04应该是截止吧 BE脚之间居然没有压降，我记得应该有0.7v的压降的，当然不同类型的管子压降也不一样FTRT Post at
16:15:41根本就不能工作！！！kuangfeng02 Post at
16:15:221、这个是NPN管。2、Ube=0V,所以Ibe=0A。2楼请让我过一天没有春日和sos团的生活吧!我”啊欠”了几声,爬回卧室,补个觉先.昨晚还真是没睡好,差点又做了那个令弗洛伊德也会发笑的”sleeping beauty”的梦.不,打死我也不要让我再做那个梦,即便是世界再被春日所遗弃,我也不要干那种事(不过,那样总比在春日的世界里和她当亚当和夏娃好吧?)据说国木田好像有女朋友了,好像.不知是不是上下女校女生.我算是羡慕的很,嘴上虽然不说心里却希望能好好恋爱一场.毕竟我也是正常的男生.各位,我真的很正常,不要应为我和春日混在一起.就用那种古怪的眼神看我.找一个像朝比奈学姐那样小鸟依人的小天使，去约会,去散步,去拉拉小手,或者去kiss……拜托，不 ... 上传我的文档
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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
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对三极管的三种工作状态的一些疑惑
我看那个共射极输出特性曲线，看不懂，还有三缉珐光貉叱股癸瘫含凯极管三种状态在实际应用中是不是只考虑在每个极上加合适的电压使它们满足正偏或反偏就OK了吗?
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出门在外也不愁电路中怎么判别三极管是放大，截止还是饱和？_百度知道
电路中怎么判别三极管是放大，截止还是饱和？
用什么是方法最快容易的判断出来在实际电路中怎么判别三极管是放大，截止还是饱和，测试电压吗
提问者采纳
共发射极电路为例，如果只有零点几伏（不同三极管饱和压降不同）且远低于电源电压为饱和，在两者之间则为放大，测试发射极和集电极之间电压，电压约等于电源电压为截止
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7就是饱和最简单的就是看BE极之间的电压,大于0,小于就是截止
最简单的就是看BE极之间的电压,大于0.7就是饱和,小于就是截止.
当然是测电压了呀
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