? ? ? 三極管狀態

　　兩個 PN 結共用了一個 P 區（也稱基區），基區做得極薄，只有幾微米到幾十微米，正是靠著它把兩個 PN 結有機地結合成一個不可分割的整體，它們之間存在著相互聯系和相互影響，使三極管完全不同于兩個單獨的 PN 結的特性。三極管在外加電壓的作用下，形成基極電流、集電極電流和發射極電流，成為電流放大器件。

　　三極管的電流放大作用與其物理結構有關，三極管內部進行的物理過程是十分復雜的，初學者暫時不必去深入探討。從應用的角度來講，可以把三極管看作是一個電流分配器。一個三極管制成后，它的三個電流之間的比例關系就大體上確定了，如下圖所示：

　　β 和 α 稱為三極管的電流分配系數，其中 β 值大家比較熟悉，都管它叫電流放大系數。三個電流中，有一個電流發生變化，另外兩個電流也會隨著按比例地變化。例如，基極電流的變化量 ΔI b＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根據 ΔI c ＝ βΔI b 的關系式，集電極電流的變化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝500μA ，實現了電流放大。

　　三極管自身并不能把小電流變成大電流，它僅僅起著一種控制作用，控制著電路里的電源，按確定的比例向三極管提供 I b 、 I c 和 I e 這三個電流。為了容易理解，我們還是用水流比喻電流，如下圖所示：

　　這是粗、細兩根水管，粗的管子內裝有閘門，這個閘門是由細的管子中的水量控制著它的開啟程度。如果細管子中沒有水流，粗管子中的閘門就會關閉。注入細管子中的水量越大，閘門就開得越大，相應地流過粗管子的水就越多，這就體現出“以小控制大，以弱控制強”的道理。由圖可見，細管子的水與粗管子的水在下端匯合在一根管子中。

　　三極管的基極 b 、集電極 c 和發射極 e 就對應著圖中的細管、粗管和粗細交匯的管子。如下圖所示：

　　若給三極管外加一定的電壓，就會產生電流 I b 、 I c 和 I e 。調節電位器 RP 改變基極電流 I b ， I c 也隨之變化。由于 I c ＝ βI b ，所以很小的 I b 控制著比它大 β 倍的 I c 。 I c 不是由三極管產生的，是由電源 V CC 在 I b 的控制下提供的，所以說三極管起著能量轉換作用。

　　三極管的導通條件

　　1.截止區：

　　其特征是發射結電壓小于開啟電壓且集電結反向偏置。對于共射電路，UBE《=UON且UCE》UBE 。此時IB=0，而iC《=ICEO。小功率硅管的ICEO+在1uA以下，鍺管的ICEO小于幾十微安。因此在近似計算時認為晶體管截止時的iC=0。

　　2.放大區：

　　其特征是發射結正向偏置（UBE大于發射結開啟電壓UON）且集電結反向偏置。對于共射電路，UBE》UON且UCE》=UBE （即UC》UB》UE）。此時的，iC幾乎僅決定于IB，而與UCE無關，表現出IB 對 iC的控制作用，IC=？IB。在理想情況下，當IB按等差變化時，輸出特性是一組橫軸的等距離平行線。（簡單的說對于NPN型管子，是C點電位》B點電位》E點電位，對PNP型管子，是E點電位》B點電位》C點電位，這是放大的條件。）

　　3.飽和區：

　　其特征是發射結和集電結均處于正向偏置。對于共射電路，UBE》UON且 UCE《UBE。此時IC不僅與IB有關，而且明顯隨UCE增大而增大，IC《IB。在實際電路中，如晶體管的UBE增大時，IB隨之增大，但IC增大不多或基本不變，則說明晶體管進入飽和區。對于小功率管，可以認為當UCE=UBE，及UCB=0時，晶體管處于臨界狀態，及臨界飽和和臨界放大狀態。

　　主要是根據兩個pn結的偏置條件來決定：

　　發射結正偏，集電結反偏——放大狀態；

　　發射結正偏，集電結也正偏——飽和狀態；

　　發射結反偏，集電結也反偏——截止狀態。

　　這些狀態之間的轉換，可以通過輸入電壓或者相應的輸入電流來控制，例如：在放大狀態時，隨著輸入電流的增大，當輸出電流在負載電阻上的壓降等于電源電壓時，則電源電壓就完全降落在負載電阻上，于是集電結就變成為0偏壓，并進而變為正偏壓——即由放大狀態轉變為飽和狀態。當輸入電壓反偏時，則發射結和集電結都成為了反偏，沒有電流通過，即為截止狀態。

　　正偏與反偏的區別：對于NPN晶體管，當發射極接電源正極、基極接負極時，則發射結是正偏，反之為反偏；當集電極接電源負極、基極（或發射極）接正極時，則集電結反偏，反之為正偏。總之，當p型半導體一邊接正極、n型半導體一邊接負極時，則為正偏，反之為反偏。

　　1 三極客的飽和狀態確實取決于外部偏置電阻電路，但不一定需要事先設置好。如，當集電極電阻的參數處在合適范圍時，三極客是否進入飽和狀態主要取決于基極的控制。開關型三極管就是這樣工作的，要么截止要么飽和，取決于基極的控制。

　　2 三極客處于飽和狀態時，兩個PN結不是“都”處于正偏狀態，發射結是正偏狀態，要特別注意的是集電結，集電結電壓雖然可以為正但決不能達到門值，所以集電結并不是正偏狀態。如果集電結的正電壓達到門值，則反向的集電結（極）“少子”電流將消失，取而代之的就是由基極指向集電極的“正向多子”電流，這時的三極管就完全等效成了兩個二極管，這個正向多子電流純粹就是集電結的一個正向導通電流（即二極管電流），而不再具備集電極電流的任何意義。

　　所以，飽和狀態條件下，發射結是正偏，集電結是“零”偏并不是正偏，因此，集電極的電流仍然是以發射區過來的“少子”構成，屬于少子反向導通電流。為什么說是反向，前已說明。

　　使三極管處于飽和導通狀態，需要滿足的條件是什么？

　　從電壓上描述是：三極管發射結正向偏置，集電結零偏置或正向偏置；

　　Ube ≈ 0.7 V，Ubc ≥ 0 V 。

　　從電流上描述是：基極電流乘以放大倍數大于集電極電流：

　　Ib * β 》 Ic ≈ Vcc / Rc，電源電壓除以集電極電阻.