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要想掌握三極管開(kāi)關(guān)電路的飽和狀態(tài),該怎么做?

發(fā)布時(shí)間:2015-04-24 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】在電路設(shè)計(jì)中,三極管絕對(duì)是電路中的核心元件,三極管開(kāi)關(guān)電路本是工程師必須掌握的基本知識(shí),但是大多數(shù)都不熟練,本文就來(lái)分析三極管的飽和狀態(tài),希望能夠?qū)θ龢O管開(kāi)關(guān)電路不夠熟練掌握的工程師們有所幫助。

簡(jiǎn)單的畫(huà)了一個(gè)最基本的電路模型,我們先假設(shè)這個(gè)三極管的Vbe=0.7v,Hfe=10,Icm=100mA來(lái)展開(kāi)討論。

掌握三極管開(kāi)關(guān)電路的飽和狀態(tài)
三極管開(kāi)關(guān)電路模型

下面我們來(lái)討論下究竟什么叫三極管的飽和,到底什么是飽和壓降,BE正偏,BC反偏就是飽和呢,還是當(dāng)晶體管處于飽和狀態(tài)時(shí),其基極電流對(duì)晶體管的控制將失去作用呢?

1、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,R1,使R1=4.3K時(shí),通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到,Ib=(5-0.7)/4.3K=1mA,那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=10mA,假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3,使R3=500歐姆,通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(10mA*0.5K)=0V,這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓,Vb=0.7,Vc=0,Ve=0。

2、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,R1,使R1=4.3K時(shí),通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到,Ib=(5-0.7)/4.3K=1mA,那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=10mA,假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3,使R3=1K歐姆,通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(10mA*1K)=-5V,回出現(xiàn)-5V嗎,當(dāng)然不會(huì),因?yàn)闆](méi)有負(fù)壓,所以Vc的電壓會(huì)停留在0V,那這個(gè)時(shí)候我們?cè)賮?lái)看下Ic到底是多少。

通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算出:

Ic=(5-Vc)/1K=(5-0)/1=5mA,而不是10mA,這個(gè)是為什么呢?

這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓,Vb=0.7,Vc=0V,Ve=0V。

3、當(dāng)我們調(diào)節(jié)可調(diào)電阻,R1,使R1=2.15K時(shí),通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算得到:

Ib=(5-0.7)/2.15K=2mA

那我們就可以計(jì)算出IC=Hfe*Ib=20mA,假如這個(gè)時(shí)候我調(diào)節(jié)R3,使R3=1K歐姆,通過(guò)計(jì)算我們可以得到Vc=5-(20mA*1K)=-15V,回出現(xiàn)-15V嗎,當(dāng)然也不會(huì),同樣因?yàn)闆](méi)有負(fù)壓,所以Vc的電壓會(huì)停留在0V,那這個(gè)時(shí)候我們?cè)賮?lái)看下Ic到底是多少。

通過(guò)歐姆定律我們可以計(jì)算出Ic=(5-Vc)/1K=(5-0)/1=5mA,同樣還是5mA,而不是20mA,這個(gè)又是為什么呢?

這個(gè)時(shí)候我們來(lái)看三極管三個(gè)極的電壓,Vb=0.7,Vc=0V,Ve=0V,假如三極管的飽和狀態(tài)是正如剛剛所定義的,那以上三種狀態(tài)都應(yīng)該是飽和,但是實(shí)際三極管飽和了嗎,可以很肯定的向大家保證都沒(méi)有,為什么呢,因?yàn)橐陨系那闆r下的Ic無(wú)論是10mA,5mA,5mA都離集電極的最大電流Icm=100mA很遠(yuǎn),那到底是那里錯(cuò)了,是書(shū)告訴我們的這個(gè)是這個(gè)BE正偏,BC反偏就是飽和結(jié)論錯(cuò)了,這個(gè)是一個(gè)不負(fù)責(zé)任的結(jié)論,老師和課本都沒(méi)有能準(zhǔn)確的告訴我們什么是三極管,到底基極是怎么來(lái)控制集電極的。

其實(shí)這個(gè)控制的過(guò)程就象我們用手去推一個(gè)閘門(mén),讓水流過(guò)閘門(mén)的過(guò)程,我們力氣的大小就是基極電流Ib,閘門(mén)的開(kāi)口大小就是Ib*Hfe,

閘門(mén)流過(guò)的水流就是Ic,所以假如集電極連到一個(gè)大水庫(kù),我們用力推,集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的越大,水流就會(huì)越大,我們不用力推集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的變小,水流就會(huì)變小,這個(gè)時(shí)候水流的大小會(huì)受到閘口的大小控制。所以假如集電極連到一個(gè)自來(lái)水管,我們?cè)儆昧ν?,集電極閘門(mén)的閘口開(kāi)的跟個(gè)火力發(fā)電站的煙囪也沒(méi)有用,因?yàn)樗挥羞@么大,再大的通道也白搭。

所以我們基極電流控制的是什么,是集電極流過(guò)電流的能力,而不是控制集電極有多少電流,只有集電極有足夠的能力的時(shí)候,我們來(lái)控制這個(gè)閘口才能達(dá)到控制水流大小的目的。

由此我們就能夠清楚地知道,這里所說(shuō)的真正意義上的飽和應(yīng)該是水流大于我們的最大閘口可以流過(guò)的水流,才是正解,就是閘口已經(jīng)是最大了,你水再大也是白搭.也就是說(shuō)閘門(mén)流過(guò)的最大水流Ic是受閘門(mén)的開(kāi)口大小就是Ib*Hfe限制的,但是實(shí)際流過(guò)水流是沒(méi)辦法控制的,要看供水的設(shè)備。但最大不會(huì)超過(guò)閘口的容限。

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