npn饱和截止放大怎么判断_二极管饱和状态

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

幼儿园水平理解三极管截止、放大和饱和状态！书上看不懂，听课听不懂的过来！

绕不开的三极管结构

以NPN为例，晶体三极管的结构，这是很多人不想看的，但是确实是非常重要的！不看结构是理解不了工作原理的！ （这样记忆：N是negative，负，代表多子为电子；P是positive，正，代表多子为空穴）

注意观察三极管的结构，有助于理解工作时的状态。

两张图结合起来看，略作解释： 1.图中空心为空穴带正电，实心为电子带负电，有人说空穴怎么会运动？那是由于电子运动与空穴复合，宏观上看就是空穴在运动，这样便于理解。 2.发射极工艺特点是浓度高，所以当发射结正偏时，会发射大量的电子，所以叫发射极。 3.基极P区多子浓度为空穴，浓度低，很薄，当发射结电子过来时，在此处与基极产生很少的复合作用，产生了基极电流IB，大部分电子受电场力会漂移运动跑到集电极。 4.集电极面积很大，有助于收集发射极发射的电子，所以叫集电极，目的是收集电子，收集大量电子产生了大电流，形成了对基极电流的放大作用。 以下这句话很重要！！！ 扩散运动形成发射极电流IE，复合运动形成基极电流IB,漂移运动形成集电极电流IC,IE=IC+IB.

有了上面对三极管构造的理解，下面就很好理解了！

这是一个常见的共射极接法，以此图为例，首先看VCC，这是一个不变的电压，而VBB是输入电压，可变。明确工作区的意义是函数IC对于自变量IB的截止，放大和饱和。从时间上不断增加VBB的值来理解这个过程：

1.当VBB<Uon时，发射结不通，集电结反偏，IB肯定为0，IC也为0，此时截止。

2.当VBB逐渐增加，VBB>Uon且VBB>=UBE，此时发射结正偏，集电结反偏。微观上看，发射结导通，产生大量电子的扩散运动，基区复合一小部分，大部分电子受电场力作用（集电结反偏）被集电结收集，形成IB的β倍大电流（发射极浓度高，集电结面积大，所以工艺决定了），即产生了电流放大作用。此时三极管工作在放大状态，因为集电极收集电子的能力很富余，IB增加，多的电子都能收集起来，导致IC是IB的β倍。

3.当VBB继续增加到一定程度时，由于VCC不变，IC增加，RC上的电压增加，UCE自然会减小，UCE<UBE时，集电结正偏，集电极收集电子的能力会下降（有人这里很疑惑，明明正偏了，为啥还能收集电子，电场力的作用不是相反的吗，这里老师没有解释，但是可以确定的是，UCE>0，这样看，电子还是会从发射极向集电极运动，另外，运动主要是扩散运动和漂移运动，漂移运动被抑制，但是发射极过来的电子浓度高，扩散运动还是会继续的）。此处老师总结饱和状态为“发射有余而收集不足”，发射极产生了很多电子，但是集电极没有能力全部收集起来（具体电子去哪里了？我理解为处于游离状态），IB继续正常增加时，IC无法按β倍增加，看起来IC达到了“饱和”，即无法继续增加。 还可以参考下图进行补充：

这是一个典型的共射极接法简化图。 1.当UI比较小时，没有达到开启电压，则IC=0，RC不分压，UO=VCC. 2.当UI继续增加，达到开启电压，IB均匀增加，IC=β*IB也会均匀增加，RC上的分压会均匀增加，UO=VCC-URC,UO就会均匀减小。 3.当UI不断增加，IB不断增加，IC也增加，RC的分压也增加，导致UC减小以至于趋近于0，集电极收集电子的能力不足，三极管达到饱和状态。 在模拟电路，尽量让电路工作在上图中的放大区，线性区域。

附录：（如果感兴趣，可以进一步了解输入输出特性，加强自己的理解，如果书上看不懂，这里或许可以帮到你）

输入输出特性：

当UCE=0时，相当于集电极和发射极直接相连（相当于两个PN结并联），所以iB的输入特性就是PN结的伏安特性。

当UCE增大，相当于集电极C的收集电子能力增强，即IC增大，又因为IE不变（前文所述，IE是由于多子浓度高的扩散而形成），IE=IC+IB,故IB减小。所以在UBE相同的情况下，UCE大，则IB小，图中体现为曲线向右移。

当UCE增大到一定程度时，其已经能收集绝大部分电子了，再增加UCE，并不会大幅增加收集电子的数量，所以IC基本不增加，IB也不减小，曲线不右移。所以对于小功率管，测试一条UCE大于1V的输入特性曲线作为代表即可。

1.当控制IB不变，得到一条曲线，多个IB就有多条曲线 2.选一个IB来看，当UCE增加，则代表集电极收集电子的能力增强，IC肯定要增大，图中是饱和区，很多人这里不理解，为什么先饱和，后面才是放大区呢？这张图不是一个时间顺序的图，不要用时间顺序去理解。如果偏要从时间上来看，增加输入电压UBE时，输出电压UCE从大到小才是正常的时间顺序，所以图中应该反着看横轴，就能看出，先是放大区，再经历饱和区。

饱和失真和截止失真

UCE就是输出电压UO,UCE的变化在静态工作点UCEQ上下变化（当IB动态变化时）.

#饱和失真时，是由于IB增加，RC分压增加而UCE减小，根据输出特性，UCE小，“发射有余而收集不足”，所以进入了饱和失真，体现出底部失真，IB增加，而UCE小不下去，已经接近0了。

#截止失真时，IB减小，RC分压减小而UCE增加，如果IB接近0，发射结不导通，IC也接近0，那UCE接近了VCC,此时发生了截止失真。

参考资料：《模拟电子技术基础》清华大学华成英主讲https://www.bilibili.com/video/BV1eb411W7Qq?p=14

限于水平有限，难免有疏漏和理解不到位的地方，请大家及时批评指正！

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发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/195335.html原文链接：https://javaforall.cn