電晶體的工作狀態判斷和工作條件

2020-11-26 電子產品世界

　　電晶體是模擬電路中基礎的器件，對於電子工程師來說，了解電晶體工作的條件和判斷電晶體的工作狀態都是非常基礎的，本文將帶大家一起學習或回顧一下。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201710/366014.htm

　　一、電晶體工作的條件

　　1.集電極電阻Rc：

　　在共發射極電壓放大器中，為了取出電晶體輸出端的被放大信號電壓Use（動態信號），需要在集電極串接一隻電阻Rc。這樣一來，當集電極電流Ic通過 時，在Re上產生一電壓降IcRc，輸出電壓由電晶體c-e之間取出，即Usc=Uce=Ec-IcRc，所以Use也和IcRc —樣隨輸入電壓Ui的發生而相應地變化。

　　2.集電極電源Ec（或Vcc）：

　　Ec保證電晶體的集電結處於反向偏置，使管子工作在放大狀態，使弱信號變為強信號。能量的來源是靠Ec的維持，而不是電晶體自身。

　　3.基極電源Eb：

　　為了使電晶體產生電流放大作用，除了保證集電結處於反向偏置外，還須使發射結處於正向偏置，Eb的作用就是向發射結提供正向偏置電壓，並配合適當的基級 電阻Rb，以建立起一定的靜態基極電流Ib。當Vbe很小時，Ib=O，只有當Vbe超過某一值時（矽管約0.5V，鍺管約0.2V，稱為門檻電壓），管 子開始導通，出現Ib。隨後，Ib將隨Vbe增大而增大，但是，Vbe和Ib的關係不是線性關係：當Vbe大於0.7V後，Vbe再增加一點點，Ib就會 增加很多。電晶體充分導通的Vbe近似等於一常數（矽管約0.5V，鍺管約 0.5V）。

　　4.基極偏流電阻Rb：

　　在電源Eb的大小已經確定的條件下，改變Rb的阻值就可以改變電晶體的靜態電流Ib，從而也改變了集電極靜態電流Ic和管壓降Vce，使放大器建立起合適的直流工作狀態。

　　二、電晶體工作狀態的判斷

　　晶體三極體工作在放大區時，其發射結（b、e極之間）為正偏，集電結（b、c極之間）為反偏。對於小功率的NPN型矽，呈現為 Vbe≈0.7V，Vbc《0V（具體數值視電源電壓Ec與有關元件的數值而定）：對於NPN型鍺管，Vbe≈0.2V，Vbc《0V;對於 PNP型的晶體三極體，上述電壓值的符號相反，即小功率PNP型矽管Vbe≈-0.7V，Vbc》0V，對於小功率 PNP型鍺管，Vbe≈-0.2V，Vbc》0V。如果我們在檢測電路中發現晶體三極體極間電壓為上述數值，即可判斷該三極體工作在放大區，由該三 極管組成的這部分電路為放大電路。

　　另外，在由電晶體組成的振蕩電路中，其三極體也是工作在放大區，但由於三極體的輸出經選頻諧振迴路並同相反 饋到其b、C極之間，使電路起振，那麼b、e極之間的電壓Ube，對於矽管來說就小於0.7V 了（一般為0.2V左右）。如果我們檢測出Vbe《0.7V，且用導線短接選頻諧振電路中的電感使電路停振時Vbe0.7V，則可判斷該電路為振蕩 電路。

　　2.工作在截止區的判斷：

　　三極體工作在截止區時，發射結與集電結均為反偏，而在實際的電路中，發射結也可以是零偏置。這樣 對於小功率NPN型三極體，呈現為Vbe≤0，Vbc《0V（具體數值主要決定於電源電壓Ec）;對於小功率NPN型三極體，呈現為 Vbe≥OV，Vbc≥0V，此時的 Vce≈Ec，如果我們檢測出電路中晶體三極體間電壓為上述情況，則可判斷該三極體工作在截止區。

　　3.工作在飽和區的判斷：

　　三極體工作在飽和區時，其發射結與集電結均為正偏。對於小功率NPN型矽管，呈現為Vbe多0.7V（略大於工作在放大區時的數 值），Vbc》0V （不大於Vbe的值）;對於小功率NPN型鍺管，類似地有Vbe≥0.2V（略大於工作在放大區時的值），Vbc》OV （不大於Vbe的值）。對於PNP型的電晶體，上述電壓值的符號相反，即小功率的PNP型矽管，Vbe≥-0.7V，Vb《0V（不小於Vbe的 值;小功率PNP型鍺管，Vbe≤-2V，Vbc《0V（不小於Vbe的值）。一般情況下，此時的Vce≈0.3V（矽管）或 Vce≈0.1V（鍺管），如果我們檢測出電路中的晶體三極體極間電壓符合上述情況，則可判斷該三極體工作在飽和區。

　　需要指出一點的是：在有 些電子電路中，如開關電路、數字電路等，三極體工作在截止區與飽和區之間相互轉換，如附圖所示。當A點為0V時，EB通過R1、R2分壓使基極處於負電 壓，發射結反偏;同時集電結也是反偏的，那麼三極體T截止;當A點輸入為6V時，R1、R2分壓使三極體發射結正偏，產生足夠大的基極電流使三極體飽和導 通，輸出端L約為0.3V，此時集電結也為正偏。我們檢測電路是否正常時，可以分別使A端輸人0V與6V的電壓，並分別測量兩種情況下的三極體極間電壓， 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。

　　

　　三、小結

　　晶體三極體有三個工作區，即放大區、截止區、飽和區。電路設計時，可根據電路的要求，讓電晶體工作在不同的區域以組成放大電路、振蕩電路、開關電路等， 如果三極體因某種原因改變了原來的正常工作狀態，就會使電路工作失常;電子產品出現故障，這時就要對故障進行分析，首要的工作就是按前述方法檢查三極體的 工作狀態。

　　對於電晶體具體的檢測工作，要注意兩點問 題：一是最好使用內阻較大的數字萬用表進行測量，以減少測量誤差，同時避免直接測量時因萬用表的內阻小引起三極體工作狀態的改變；二是最好分別測量晶體三 極管各極對地的電壓，然後計算出Ube.Ubc或Uce的值，避免誘發電路故障的可能性。

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