晶體管是模擬電路中基礎(chǔ)的器件，是規(guī)范操作電腦，手機(jī)，和所有其它現(xiàn)代電子電路的基本構(gòu)建塊。由于其響應(yīng)速度快，準(zhǔn)確性高，晶體管可用于各種各樣的數(shù)字和模擬功能，包括放大，開關(guān)，穩(wěn)壓，信號(hào)調(diào)制和振蕩器。晶體管可獨(dú)立包裝或在一個(gè)非常小的的區(qū)域，可容納一億或更多的晶體管集成電路的一部分。晶體管有放大、飽和、截止三種工作狀態(tài)，那么在放大電路中如何判斷它處于何種工作狀態(tài)?下面一起來看看：
1.工作條件
1.1集電極電源Ec(或Vcc)
Ec保證晶體管的集電結(jié)處于反向偏置，使管子工作在放大狀態(tài)，弱信號(hào)變?yōu)閺?qiáng)信號(hào)。能量的來源是靠Ec的維持，而不是晶體管自身。
1.2基極偏流電阻Rb
在電源Eb的大小已經(jīng)確定的條件下，改變Rb的阻值就可以改變晶體管的靜態(tài)電流Ib，從而也改變了集電極靜態(tài)電流Ic和管壓降Vce，使放大器建立起合適的直流工作狀態(tài)。
1.3集電極電阻Rc
在共發(fā)射極電壓放大器中，為了取出晶體管輸出端的被放大信號(hào)電壓Use(動(dòng)態(tài)信號(hào))，需要在集電極串接一只電阻Rc。這樣一來，當(dāng)集電極電流Ic通過時(shí)，在Re上產(chǎn)生一電壓降IcRc，輸出電壓由晶體管c-e之間取出，即Usc=Uce=Ec-IcRc，所以Use也和IcRc —樣隨輸入電壓Ui的發(fā)生而相應(yīng)地變化。
1.4基極電源Eb
為了使晶體管產(chǎn)生電流放大作用，除了保證集電結(jié)處于反向偏置外，還須使發(fā)射結(jié)處于正向偏置，Eb的作用就是向發(fā)射結(jié)提供正向偏置電壓，并配合適當(dāng)?shù)幕?jí)電阻Rb，以建立起一定的靜態(tài)基極電流Ib。當(dāng)Vbe很小時(shí)，Ib=0，只有當(dāng)Vbe超過某一值時(shí)(硅管約0.5V，鍺管約0.2V，稱為門檻電壓)，管子開始導(dǎo)通，出現(xiàn)Ib。隨后，Ib將隨Vbe增大而增大，但是，Vbe和Ib的關(guān)系不是線性關(guān)系：當(dāng)Vbe大于0.7V后，Vbe再增加一點(diǎn)點(diǎn)，Ib就會(huì)增加很多。晶體管充分導(dǎo)通的Vbe近似等于一常數(shù)(硅管約0.5V，鍺管約 0.5V)。
硅晶體管
2.工作狀態(tài)判斷
2.1放大區(qū)
晶體管工作在放大區(qū)時(shí)，其發(fā)射結(jié)(b、e極之間)為正偏，集電結(jié)(b、c極之間)為反偏。對(duì)于小功率的NPN型硅，呈現(xiàn)為 Vbe≈0.7V，Vbc≤0V(具體數(shù)值視電源電壓Ec與有關(guān)元件的數(shù)值而定)：對(duì)于NPN型鍺管，Vbe≈0.2V，Vbc≤0V;對(duì)于PNP型的晶體管，上述電壓值的符號(hào)相反，即小功率PNP型硅管Vbe≈-0.7V，Vbc≥0V;對(duì)于小功率PNP型鍺管，Vbe≈-0.2V，Vbc≥0V。如果在檢測(cè)電路中發(fā)現(xiàn)晶體三極管極間電壓為上述數(shù)值，即可判斷該晶體管工作在放大區(qū)，由該晶體管組成的這部分電路為放大電路。
另外，由晶體管組成的振蕩電路中，也是工作在放大區(qū)，但由于晶體管的輸出經(jīng)選頻諧振回路并同相反饋到其b、C極之間，使電路起振，那么b、e極之間的電壓Ube，對(duì)于硅管來說就小于0.7V 了(一般為0.2V左右)。如果檢測(cè)出Vbe≤0.7V，且用導(dǎo)線短接選頻諧振電路中的電感使電路停振時(shí)Vbe≈0.7V，則可判斷該電路為振蕩電路。
2.2截止區(qū)
晶體管工作在截止區(qū)時(shí)，發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為反偏，而在實(shí)際的電路中，發(fā)射結(jié)也可以是零偏置。這樣 對(duì)于小功率NPN型晶體管，呈現(xiàn)為Vbe≤0，Vbc≤0V(具體數(shù)值主要決定于電源電壓Ec);對(duì)于小功率NPN型晶體管，呈現(xiàn)為 Vbe≥0V，Vbc≥0V，此時(shí)的 Vce≈Ec，如果我們檢測(cè)出電路中晶體管間電壓為上述情況，則可判斷該晶體管工作在截止區(qū)。
2.3飽和區(qū)
晶體管工作在飽和區(qū)時(shí)，其發(fā)射結(jié)與集電結(jié)均為正偏。對(duì)于小功率NPN型硅管，呈現(xiàn)為Vbe≈0.7V(略大于工作在放大區(qū)時(shí)的數(shù) 值)，Vbc≥0V (不大于Vbe的值);對(duì)于小功率NPN型鍺管，類似地有Vbe≥0.2V(略大于工作在放大區(qū)時(shí)的值)，Vbc≥0V (不大于Vbe的值)。對(duì)于PNP型的晶體管，上述電壓值的符號(hào)相反，即小功率的PNP型硅管，Vbe≥-0.7V，Vb≤0V(不小于Vbe的 值;小功率PNP型鍺管，Vbe≤-2V，Vbc≤0V(不小于Vbe的值)。一般情況下，此時(shí)的Vce≈0.3V(硅管)或 Vce≈0.1V(鍺管)，如果我們檢測(cè)出電路中的晶體管極間電壓符合上述情況，則可判斷該晶體管工作在飽和區(qū)。
需要注意的是：在有些電子電路中，如開關(guān)電路、數(shù)字電路等，晶體管工作在截止區(qū)與飽和區(qū)之間相互轉(zhuǎn)換，如圖所示。當(dāng)A點(diǎn)為0V時(shí)，EB通過R1、R2分壓使基極處于負(fù)電 壓，發(fā)射結(jié)反偏;同時(shí)集電結(jié)也是反偏的，那么晶體管T截止;當(dāng)A點(diǎn)輸入為6V時(shí)，R1、R2分壓使晶體管發(fā)射結(jié)正偏，產(chǎn)生足夠大的基極電流使晶體管飽和導(dǎo) 通，輸出端L約為0.3V，此時(shí)集電結(jié)也為正偏。檢測(cè)電路是否正常時(shí)，可以分別使A端輸人0V與6V的電壓，并分別測(cè)量?jī)煞N情況下的晶體管極間電壓， 看是否符合上述截止與飽和的情況，從而就可以判斷該電路工作是否正常。
截止區(qū)與飽和區(qū)互換
以上就是晶體管工作狀態(tài)的判斷介紹了。電路在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)電路的要求，讓晶體管工作在不同的區(qū)域以組成放大電路、振蕩電路、開關(guān)電路等，如果晶體管因某種原因改變了原來的正常工作狀態(tài)，就會(huì)使電路工作失常;電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障，這時(shí)就要對(duì)故障進(jìn)行分析，首要的工作就是按前述方法檢查晶體管的工作狀態(tài)。
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