作者： 邵金龍， 凡億PCB微信公眾號(hào)

三極管分為三個(gè)狀態(tài)：截止、放大、飽和

1. 截止?fàn)顟B(tài)：三極管處于關(guān)斷狀態(tài)，Vce約等于電源電壓

2. 放大狀態(tài)：三極管處于電流放大狀態(tài)，0V

3. 飽和狀態(tài)：三極管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，Vce≈0V

判斷三極管工作在哪個(gè)狀態(tài)的方法分為：

1. 電流判斷法：

Ic_max> Ib*β 放大狀態(tài)

Ic_max≤ Ib*β 飽和狀態(tài)

Ic_max=Ib*β=0 截止?fàn)顟B(tài)

2. 電壓判斷法：

Uce>0.3V 放大狀態(tài)

Uce=0.3V 飽和狀態(tài)

Uce=Vcc 截止?fàn)顟B(tài)

圖 一

1. 三極管放大電路（信號(hào)型三極管）

圖 二

三極管放大電路最典型的特征就是：Ic max >β*Ib，也就是說(shuō)無(wú)論Ib電流怎樣變化，β*Ib始終沒(méi)有超越Ic的最大值，此時(shí)的狀態(tài)就是放大狀態(tài)。

如圖二所示是一個(gè)三極管放大電路，那么怎么確定三極管放大電路的實(shí)際參數(shù)呢？

首先明確一點(diǎn)三極管飽和導(dǎo)通時(shí)候Vbe=0.7V，Vce=0.3V,因?yàn)棣聲?huì)隨著溫度、濕度等發(fā)生變化，所以這里假設(shè)β=100，方便計(jì)算。

那么Ic max=(5V-Vce)/R1,先根據(jù)負(fù)載確定IC上需要的電流確定R1是多少，假設(shè)IC需要47mA那么Ic max=(5V-Vce)/R1=47mA,Vce最小時(shí)候Ic才能達(dá)到最大電流值即Ic max=(5V-0.3V)/R1=47mA,R1=100Ω，確定好Ic電流值以及R1阻值后，看一下Ib怎么計(jì)算，因?yàn)棣?100，Ic=β*Ib，可以計(jì)算出Ib max=47mA/100=0.47mA,也就是說(shuō)Ib<0.47mA時(shí)三極管是處于放大狀態(tài)的。

確定一下R2的阻值，因?yàn)槿龢O管導(dǎo)通時(shí)候Vbe=0.7V,而輸入是一個(gè)3V的方波信號(hào)，Ib max=(3v-Vbe)/R2=0.47mA,得出R2=4.89K此時(shí)三極管處于臨界飽和狀態(tài),我們選擇一個(gè)常用的標(biāo)稱電阻10K，即R2=10K,實(shí)際Ib=(3v-Vbe)/R2=（3V-0.7V）/10K=0.23mA,且Ib*β< Ic max符合要求，至此三極管放大電路所有參數(shù)均已得到，實(shí)際設(shè)計(jì)中電阻選取需要遠(yuǎn)離臨界飽和狀態(tài)選值。

總結(jié)：三極管放大狀態(tài)下IC會(huì)隨著IB的增大而增大，減小而減小，即IC受控于IB。

2. 三極管飽和狀態(tài)（信號(hào)型三極管）

圖 三

三極管飽和電路最典型的特征就是：Ic max ≤ β*Ib，β*Ib超越Ic的最大值，那此時(shí)的狀態(tài)就是飽和狀態(tài)。

如圖三所示是一個(gè)三極管飽和導(dǎo)通電路，那么怎么確定三極管飽和導(dǎo)通電路的實(shí)際參數(shù)呢？

已知三極管飽和導(dǎo)通時(shí)候Vce=0.3V,Vbe=0.7V,假設(shè)β=100, IC=5mA（IC具體值根據(jù)負(fù)載決定），由Ic max=(12V-Vce)/R4=5mA,得出R4=（12V-0.3V）/5mA=2340R,取一個(gè)有標(biāo)稱值接近計(jì)算值的電阻R4=2K，那么實(shí)際IC=5.85mA,則Ib=Ic/β=5.85mA/100=0.0585mA,以IB=0.0585mA可以計(jì)算出R5的理論阻值39.32K,在這個(gè)基礎(chǔ)上三極管是處于臨界飽和導(dǎo)通時(shí)刻，受到溫度影響β值是會(huì)發(fā)生變化的也就是說(shuō)當(dāng)R5=39.32K時(shí)，三極管會(huì)受到外界影響一會(huì)飽和導(dǎo)通一會(huì)處于放大狀態(tài)，而放大狀態(tài)控制不好是會(huì)導(dǎo)致三極管損壞的，是我們不希望看到的。

如果Ib電流比0.0585mA大很多呢，那么三極管肯定處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，假設(shè)Ib=10mA,無(wú)論溫度怎么變化三極管肯定處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)然Ib取這么大必定有它的弊端，功耗過(guò)大，雖然滿足了三極管飽和導(dǎo)通但是增加太多的功耗也是不可以的，經(jīng)過(guò)多方設(shè)計(jì)驗(yàn)證得出，在Ib=1mA時(shí)候三極管處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，適用于90%的三極管，經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)不考慮特殊應(yīng)用三極管，因?yàn)榇藭r(shí)三極管同樣遵循Ic=β*Ib,β=100情況下，Ic=100mA,實(shí)際設(shè)計(jì)三極管開(kāi)關(guān)電路時(shí)，Ic電流都不是很大。

因此當(dāng)Ib=1mA時(shí)取得R5=(3V-Vbe)/1mA=2300Ω，取標(biāo)稱值電阻R5=2K2,實(shí)際Ib=(3v-Vbe)/R5=（3V-0.7V）/2K2=1.05mA,且Ib*β≥ Ic max符合要求，至此三極管飽和導(dǎo)通電路所有參數(shù)均已得到。

總結(jié)：三極管飽和導(dǎo)通狀態(tài)下Ic不在隨著Ib的增大而增大，減小而減小，即Ic不在受控于Ib。

3. 開(kāi)關(guān)管實(shí)際應(yīng)用電路

圖 四

圖四 三極管下拉電阻的選?。鹤柚禐?K，這個(gè)電阻的阻值是經(jīng)過(guò)多次實(shí)際檢驗(yàn)得出的，大家做設(shè)計(jì)的時(shí)候務(wù)必加上下拉電阻，不加時(shí)候三極管也能工作，但是加上后會(huì)保證三極管的狀態(tài)更穩(wěn)定。

為什么這么說(shuō)呢，一般情況下三極管都是和單片機(jī)IO口相連做開(kāi)關(guān)控制使用，假設(shè)此時(shí)單片機(jī)IO口出現(xiàn)高阻態(tài)，那么接入三極管IB的電平就是不確定的會(huì)導(dǎo)致三極管誤導(dǎo)通，此時(shí)如果接有下拉電阻根據(jù)內(nèi)阻分析法會(huì)給IB一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)導(dǎo)致三極管誤觸發(fā)，下拉電阻的作用：當(dāng)無(wú)輸入或者輸入是高阻態(tài)時(shí)，通過(guò)下拉電阻將基極迅速拉低，確保三極管處于穩(wěn)定的截止?fàn)顟B(tài)。

總結(jié)：三極管屬于流控流型晶體管，探討的是Ib*β與Ic之間的關(guān)系，在實(shí)際使用過(guò)程中一定要注意基級(jí)一定要給一個(gè)確定的狀態(tài)非高即低。

審核編輯 黃宇