为什么晶体管饱和状态下Uce很低,且Ube>Uce?

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晶体管饱和状态Uce越小,它的开关性能越好

晶体管也叫三极管,有NPN和PNP两种,NPN型三极管由两块N型半导体材料夹住一块P型半导体材料组成,而PNP型三极管则由两块P型半导体材料夹住一块N型半导体材料组成。三极管有三个工作区,分别是截止区、放大区和饱和导通过。三极管工作在截止区和饱和导通,可以用于驱动LED、直流电机、继电器、蜂鸣器等负载的开和关。晶体管在饱和导通状态下Uce越小,说明它的压降越低,自身的发热会更少。

晶体管(三极管)饱和导通分析

我们都知道三极管有一个放大倍数参数β,而Ic=β * Ib,在放大区时,Ic的电流受基极电流Ib控制,当Ib增大到一定阀值后,三极管就会进入饱和导通区后,工作电流Ic不再受Ib控制,它的压降压Uce也不会随着工作电流的增大而升高,集电极(C)和发射极(E)之间相当于开关的导通状态。以NPN三极管为例,饱和导通和载止状态的等效电路如下图,三极管导通时,基极电流很大,对硅管来说,发射结的饱和压降Ubes=0.7V(锗管Ubes=-0.3V),而Uces=Ic*Rces,三极管导通后,饱和电阻Rces是很小的,可以视为短路,所以Uces<ubes>

晶体管(三极管)驱动电路分析

以NPN型三极管为例,因为三极管饱和导通时BE之间的PN要处于正偏状态(Ube=0.7V),我们把三极管的E极接地,所驱动的负载接在三极管集电极(C)将会更可靠。因为三极管与负载是串联的,通过负载和三极管的电流是相等的。发热损耗=I*I*R,三极管的饱和电阻Rces越小,它的饱和压降压Uces越低,三极管工作时发热量就越低,可以驱动的负载功率就越大哦。

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实际情况下,三极管的饱和和放大界限不是像开关那样有很清晰的界限,而是一种逐步过渡的过程.你说的UCE等于0,这是在理想状态下的说法.实际上,更多地是使用UCE(SAT)(临界饱和电压)来描述饱和和放大的界限,小于这个值就可以认为是饱和(当然还可以使用其他工程估算值).比较常用的是小功率三极管UCE(SAT)=0.7V,大功率一般为2-3V.

当UCE小于这个值时,可以认为三极管开始饱和(注意,饱和是一个过程,有深浅之分,UCE越小,饱和程度越深).

在工程计算时,我们一般不会按照UCE=0来计算(小功率三极管),而是用UCE=0.3V,这样更贴近实际.

这是由NPN的特性决定的,Uce越小说明管子的饱和特性越好。

典型的应用是电子开关,CE间相当于短路。当晶体管截止时,开关关闭。这时,没有放大区。

临界饱和是指管子处于饱和和放大的交界处,对NPN管.VC再大一点 管子放大 ,再小一点 ,管子饱和的特殊状态.管子饱和跟IB有关,IB越大,UCE就会越低,直至IB大到管子饱和.

计算临界饱和电流的用意本来是方便我们判断电路元件参数选择是否合适,是否会让管子进入饱和.也就是,保证管子不饱和的上限值.则不难理解计算饱和的电流是取UCES=0.3V(硅).




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