三极管饱和状态是怎样的?三极管如何进入深度饱和?
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三极管将是下述内容的主要介绍对象,通过这篇文章,小编希望大家可以对它的相关情况以及信息有所认识和了解,详细内容如下。
一、三极管饱和状态
当加在三极管发射结的电压大于PN结的导通电压,并当基极电流增大到一定程度时,集电极电流不再随着基极电流的增大而增大,而是处于某一定值附近不怎么变化,这时三极管失去电流放大作用,集电极与发射极之间的电压很小,集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。三极管的这种状态我们称之为饱和导通状态。 曲线靠近纵轴附近, 各条输出特性曲线的上升部分属于饱和区。 在这个区域, 不同IB值的各条特性曲线几乎重叠在一起, 即当UCE较小时, 管子的集电极电流IC基本上不随基极电流IB而变化, 这种现象称为饱和。此时三极管失去了放大作用, IC=βIB或ΔIC=βΔIB关系不成立。
一般认为UCE=UNE, 即UCB=0时, 三极管处于临界饱和状态, 当UCE<UBE时称为过饱和。三极管饱和时的管压降用UCES表示。在深度饱和时, 小功率管管压降通常小于0.3V。 三极管工作在饱和区时, 发射结和集电结都处于正向偏置状态。对NPN三极管,UBE>0, UBC>0。
二、三极管如何进入深度饱和
知道三极管的工作状态很重要,对于工作在开关状态的三极管,我们不希望管子受到环境参数的影响而使得工作点产生漂移。
开关电路,三极管需要工作在可靠的饱和区中,即深度饱和。
曾有博文指出,三极管进入深度饱和区具有两个特征:IB很大或者IC很小。
三极管进入深度饱和的两种方式:
其一,确保实际IB远大于饱和临界IB(基于IC.MAX)。
注:带入公式(1)的电流增益是放大区的增益,而实际饱和区的增益很小。 这也能解释,为什么深度饱和区的基极电流比临界值要大许多,实际分母很小。
其二,确保集电极电阻很大,使得IC和VCE很小(IB不变),让工作点沿着饱和曲线向下滑动。
有一个取巧办法,就是当VBB=VCC时,可以通过使RB大于10倍的RC,使管子进入深度饱和状态。 但是在汽车电子中,三极管经常被用作各种电源的开关,并使用MCU的数字端口驱动。 意味着三极管的驱动端VBB通常是5V,而输出端VCC接的是12V,因此取巧之法无法使用。
最可靠的办法还是,先计算出饱和最大临界IB,然后在此基础上取数倍,使得折算后的电流增益远小于放大增益(10附近),并以此为依据。
举一个例子,如下图,管子进入深度饱和,IB远大于IB.SAT.MAX,实际增益也远小于放大增益,VOUT稳定输出0V。
最后,小编诚心感谢大家的阅读。你们的每一次阅读,对小编来说都是莫大的鼓励和鼓舞。希望大家对三极管已经具备了初步的认识,最后的最后,祝大家有个精彩的一天。