三极管工作区域的判定

好久不用三极管,工作区域的判定都忘记了,下面总结一下。


三极管的三个工作区也即三个状态

1、截止(发射结和集电结均反偏),且Vc>Ve>Vb(Vce=电源电压VCC)

2、饱和(发射结集电结均正偏),且Vb>Vc>Ve(Vce=0.1~0.3V)

3、放大(发射结正偏集电极反偏),且Vce介于1和2之间。

三极管的发射结加正向电压(锗管约为0.3V,硅管约为0.7),集电极加反向电压导通后,Ib控制Ic,Ic和Ib近似线性关系,在基集加一个小信号电流,引起集电极的信号电流输出。当三极管集电结电流IC增加到一定程度时,再增加Ib,Ic也不会增大,超出了放大区,这样就会进入了饱和区。饱和时,Ic最大,集电极和发射集之间的内阻最小,集电极和发射机之间相当于短路,常与截止配合开关电路。饱和时开开关通路;截止时开关短路。

实际电路中可以常根据测量三个电极的电压来判断三极管的工作区域。

### 三极管工作状态分析 #### 饱和态 当三极管进入饱和区时,其基极电流 \(I_B\) 足够大以至于集电极电流 \(I_C\) 达到最大值。此时,即使进一步增加基极电流也不会显著提升集电极电流[^2]。这种状态下,三极管的集电极与发射极之间表现出非常低的电阻特性,类似于闭合开关。 #### 导通态 在导通态下,三极管允许一定量的电流流过而未达到饱和程度。这意味着基极-发射极电压 \(V_{BE}\) 大于开启电压 \(U_{ON}\),并且集电极-发射极电压 \(V_{CE}\) 小于特定阈值但尚未降至接近零的程度。此模式通常用于放大器电路中,在该区域内操作可以实现信号放大的功能[^1]。 #### 截止态 对于截止状态而言,如果施加给三极管的基极-发射极电压低于或等于其开启电压,则不会有足够的载流子注入来维持传导路径;因此,几乎无任何电流能够流通于集电极至发射极之间[^3]。在此种情形之下,三极管表现为开放式的电气连接——即高阻抗状态。 以下是判断三种基本工作区域的一个简单Python函数示例: ```python def transistor_state(V_BE, V_CE, U_ON=0.7): if V_BE <= U_ON and V_CE > U_ON: return 'Cut-off' elif V_BE > U_ON and (V_CE < 0.2): # Assuming saturation voltage is around 0.2V as an example. return 'Saturation' else: return 'Active' print(transistor_state(0.6, 5)) # Expected output: Cut-off print(transistor_state(0.8, 0.1)) # Expected output: Saturation print(transistor_state(0.8, 2)) # Expected output: Active ``` 上述代码定义了一个名为`transistor_state()` 的 Python 函数用来判定基于输入参数\(V_{BE}\), \(V_{CE}\)以及默认硅制晶体管开启电压\(U_{ON}=0.7\text{V}\), 所处的具体运行区间.
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