判断三极管饱和时应该求出基级最大饱和电流 IBS,然后再根据实际的电路求出当前的基级电流,如果当前的基级电流大于基级最大饱和电流,则可判断电路此时处于饱和状态。
 
三极管饱和问题总结:
 
1. 在实际工作中,常用 Ib*β=V/R 作为判断临界饱和的条件。根据 Ib*β=V/R 算出的 Ib 值,只是使晶体管进入了初始饱和状态,实际上应该取该值的数倍以上,才能达到真正的饱和;倍数越大,饱和程度就越深。
 
2. 集电极电阻 越大越容易饱和;
 
3. 饱和区的现象就是:二个 PN 结均正偏,IC 不受 IB 之控制
 
问题:基极电流达到多少时三极管饱和?
 
解答:这个值应该是不固定的,它和集电极负载、β值有关,估算是这样的:假定负载电阻是 1K,VCC 是 5V,饱和时电阻通过电流最大也就是 5mA,用除以该管子的β值(假定β=100)5/100=0.05mA=50μA,那么基极电流大于 50μA 就可以饱和。
 
对于 9013、9012 而言,饱和时 Vce 小于 0.6V,Vbe 小于 1.2V。下面是 9013 的特性表:
 
 
问题:如何判断饱和?
 
判断饱和时应该求出基级最大饱和电流 IBS,然后再根据实际的电路求出当前的基级电流,如果当前的基级电流大于基级最大饱和电流,则可判断电路此时处于饱和状态。
 
饱和的条件:1. 集电极和电源之间有电阻存在  且越大就越容易管子饱和;2. 基集电流比较大以使集电极的电阻把集电极的电源拉得很低,从而出现 b 较 c 电压高的情况。             
 
影响饱和的因素:1. 集电极电阻 越大越容易饱和;2. 管子的放大倍数  放大倍数越大越容易饱和;3. 基集电流的大小;
 
饱和后的现象:1. 基极的电压大于集电极的电压;2. 集电极的电压为 0.3 左右,基极为 0.7 左右(假设 e 极接地)
 
谈论饱和不能不提负载电阻。假定晶体管集 - 射极电路的负载电阻(包括集电极与射极电路中的总电阻)为 R,则集 - 射极电压 Vce=VCC-Ib*hFE*R,随着 Ib 的增大,Vce 减小,当 Vce<0.6V 时,B-C 结即进入正偏,Ice 已经很难继续增大,就可以认为已经进入饱和状态了。当然 Ib 如果继续增大,会使 Vce 再减小一些,例如降至 0.3V 甚至更低,就是深度饱和了。以上是对 NPN 型硅管而言。
 
另外一个应该注意的问题就是:在 Ic 增大的时候,hFE 会减小,所以我们应该让三极管进入深度饱和 Ib>>Ic(max)/hFE,Ic(max)是指在假定 e、c 极短路的情况下的 Ic 极限,当然这是以牺牲关断速度为代价的。
 
注意:饱和时 Vb>Vc,但 Vb>Vc 不一定饱和。一般判断饱和的直接依据还是放大倍数,有的管子 Vb>Vc 时还能保持相当高的放大倍数。例如:有的管子将 Ic/Ib<10 定义为饱和,Ic/Ib<1 应该属于深饱和了。
 
从晶体管特性曲线看饱和问题:我前面说过:谈论饱和不能不提负载电阻。现在再作详细一点的解释。
 
以某晶体管的输出特性曲线为例。由于原来的 Vce 仅画到 2.0V 为止,为了说明方便,我向右延伸到了 4.0V。
 
如果电源电压为 V,负载电阻为 R,那么 Vce 与 Ic 受以下关系式的约束:Ic = (V-Vce)/R
 
在晶体管的输出特性曲线图上,上述关系式是一条斜线,斜率是 -1/R,X 轴上的截距是电源电压 V,Y 轴上的截距是 V/R(也就是前面 NE5532 第 2 帖说的“Ic(max)是指在假定 e、c 极短路的情况下的 Ic 极限”)。这条斜线称为“静态负载线”(以下简称负载线)。各个基极电流 Ib 值的曲线与负载线的交点就是该晶体管在不同基极电流下的工作点。见下图:
 
 
图中假定电源电压为 4V,绿色的斜线是负载电阻为 80 欧姆的负载线,V/R=50MA,图中标出了 Ib 分别等于 0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA 的工作点 A、B、C、D、E、F。据此在右侧作出了 Ic 与 Ib 的关系曲线。根据这个曲线,就比较清楚地看出“饱和”的含义了。曲线的绿色段是线性放大区,Ic 随 Ib 的增大几乎成线性地快速上升,可以看出β值约为 200。兰色段开始变弯曲,斜率逐渐变小。红色段就几乎变成水平了,这就是“饱和”。实际上,饱和是一个渐变的过程,兰色段也可以认为是初始进入饱和的区段。在实际工作中,常用 Ib*β=V/R 作为判断临界饱和的条件。在图中就是假想绿色段继续向上延伸,与 Ic=50MA 的水平线相交,交点对应的 Ib 值就是临界饱和的 Ib 值。图中可见该值约为 0.25mA。
 
由图可见,根据 Ib*β=V/R 算出的 Ib 值,只是使晶体管进入了初始饱和状态,实际上应该取该值的数倍以上,才能达到真正的饱和;倍数越大,饱和程度就越深。
 
图中还画出了负载电阻为 200 欧姆时的负载线。可以看出,对应于 Ib=0.1mA,负载电阻为 80 欧姆时,晶体管是处于线性放大区,而负载电阻 200 欧姆时,已经接近进入饱和区了。负载电阻由大到小变化,负载线以 Vce=4.0 为圆心呈扇状向上展开。负载电阻越小,进入饱和状态所需要的 Ib 值就越大,饱和状态下的 C-E 压降也越大。在负载电阻特别小的电路,例如高频谐振放大器,集电极负载是电感线圈,直流电阻接近 0,负载线几乎成 90 度向上伸展(如图中的红色负载线)。这样的电路中,晶体管直到烧毁了也进入不了饱和状态。以上所说的“负载线”,都是指直流静态负载线;“饱和”都是指直流静态饱和。
 
用三极管需要考虑的问题:
 
1)耐压够不够
 
2)负载电流够不够大
 
3)速度够不够快(有时却是要慢速)
 
4)B 极控制电流够不够
 
5)有时可能考虑功率问题
 
6)有时要考虑漏电流问题(能否“完全”截止)。
 
7)一般都不怎么考虑增益(我的应用还没有对此参数要求很高)
 
实际使用时,晶体管注意四个要素就行:-0.1~-0.3V 振荡电路, 0.65-0.7V 放大电路,0.8V 以上为开关电路,β值中放、高放为 30-40,低放 60-80,开关 100-120 以上就行,不必研究其它的,研究它的共价键、电子、空穴没用
 
Vce=VCC(电源电压)-Vc(集电极电压)=VCC-Ic(集电极电流)Rc(集电极电阻)。
 
可以看出,这是一条斜率为 -Rc 的直线,称为“负载线”。当 Ic=0 时,Vce=Vcc。当 Vce=0 时(实际上正常工作时 Vce 不可能等于 0,这是它的特性决定的),Ic=Vcc/Rc。也就是说,Ic 不可能大于这个数值。对应的基极电流 Ib=Ic/β=Vcc/βRc,这就是饱和基极电流的计算公式。
 
饱和分临界饱和和过度饱和两种状态。当 Ib=Vcc/βRc 时,三极管基本处于临界饱和状态。
 
当基极电流大于此值的两倍,三极管就基本进入深度饱和状态。三极管深度饱和和临界饱和的 Vce 差很大。临界饱和压降大,但退出饱和容易;深度饱和压降小但不容易退出饱和。所以,不同用途选择的基极电流是不一样的。
 
还有,饱和压降和集电极电流有直接关系。集电极电阻越小,饱和集电极电流就越大,饱和压降越大。反之也相反(集电极电阻越大,饱和集电极电流就越小,饱和压降越小)。如果集电极电流 5 毫安时三极管饱和,9013、9012 之类的饱和压降一般不超过 0.6 伏。基极电流超过两倍 Vcc/βRc 时,一般饱和压降就小到 0.3V 左右了。