三极管的原理/截止状态/饱和状态/饱和曲线/应用场景

半导体

　　三极管的发明使人类真正进入了半导体时代，今天我们就来讲一讲如何在电子设计当中应用三极管。
　　相信大家都学过这个小玩意儿，三极管原理我想大家都知道，但是用三极管做过项目的同学就不多了，更多的小伙伴是学完之后就不管了，甚至连三极管的真身都没有见过。
　　
　　现在给大家展示如何使用三极管做电子开关。比如用三极管去控制一个电机、小灯或者小喇叭等等。
　　原理简述
　　
　　三极管是如何工作的呢？
　　原理很简单，通过给B极施加电流，来控制流过C、E极间的电流。
　　下面通过三极管的两个状态来简述三极管的工作原理。
　　为了让大家更便于理解，这里我们对三极管的型号不做要求，更多的是讲述它的根本原理，而不是把时间在细枝末节上。
　　三极管一共有三个状态，分别是截止状态、饱和状态和放大状态。
　　今天先讲一下三极管的截止和饱和状态，先不讲放大状态，我怕讲多了，你们看到一半不耐烦，然后我文章的阅读完成率会很低，这样还会影响最终的阅读量的不是，没有阅读量的话，我这也是拿不到头条的收益的，所以大家要多花点时间读完，这样今晚的鸡腿就有着落了^_^。
　　要知道三极管这点东西在课本上那是要讲几十页的，所以我这里就只讲述核心思想。
　　截止状态
　　如下图所示，我们给三极管串联了一个100Ω的电阻，然后给它加上12V的电压，这时候这个三极管就处于截止状态，因为此时C、E极之间是断开的，没有电流流过（其实此时也会有电流，只不过很小，小到可以忽略不计），造成这种情况的原因是B极是断开的，没有把这个三极管激活，它就会呈现这种截止状态。
　　简单吧，截止状态我们就讲完了。
　　然后再稍微延伸一点，如果此时继续把12V增大呢？
　　比如说增大到100V或者1000V？
　　这时候三极管会被击穿，会造成永久性的损坏，三极管也是有耐压的，所以在使用三极管的时候一定要清楚它的参数。
　　
　　饱和状态
　　大家知道饱和是什么意思吗？
　　学过化学的应该都知道，最具代表性的就是盐溶于水了，所谓饱和就是一直往水里加盐，一直加到盐不溶于水为止，我们称此时的状态为饱和状态。
　　三极管这个饱和状态与盐溶于水道理是一样的。
　　下面来看看三极管是如何饱和的。
　　饱和状态下，B极是有电流通过的。
　　现在，我们给B极通电，把它接在12V的电源上，中间串联一个三极管来限流。
　　
　　最开始，我们让R2趋近于无穷大，这时候流过三极管B、E间的电流几乎为0，此时三极管CE极电压为12V，CE极之间没有电流流过，此时三极管还是截止状态。
　　接下来，我们开始减小R2的阻值，这时候流过B、E间的电流会开始增加，三极管这时就会被唤醒，CE极就会有电流流过，CE极电压这时候也就不是12V了，它的电压会随着流过BE之间的电流增大而减小，CE极电压越小，流过CE极的电流越大，为什么呢？
　　因为R1和三极管是串联，流过它们的电流肯定是一样的，根据欧姆定律，我们可以计算出流过R1的电流。
　　计算方法：
　　电流 i=（12V-CE极之间的电压）➗100
　　由此我们可以看出要使电流i增大的方法只有一个，那就是减小CE极之间的电压。
　　怎么减小CE极之间的电压呢？
　　上面刚说了，增大BE之间的电流，而增大三极管BE极之间的方法是减小R2的阻值。
　　我们继续让BE极间的电流增大，此时三极管CE极之间的电压继续减小，这个CE极之间的电压也不会一直随着BE电流增大（只需要很小的电流就可以，一般几毫安）而无限减小，等它减小到0.2V之后，后面即使你再增大BE电流，这个0.2V也基本上不会再减小了，我们就称0.2V是它的饱和值。
　　饱和值的意义
　　当CE极电压达到饱和值（0.2V）时，这个电路能获得最大的输出电流。
　　看公式就知道了
　　i=（12V-CE极之间的电压）➗100
　　此时三极管的分压在这里都快可以忽略不计了，因为它的分压太小了，99%的电压都会施加在我们需要的负载上，三极管这时候承担的是电子开关的作用。
　　当B极没有电流时，三极管等于是断路，此时没有电流可以流过负载。
　　当B极有电流通过时（根据饱和状态计算得来的），我们可以把三极管看做是短路，因为饱和电压一般可以忽略，这时候可以看做是电源电压直接施加给了负载，三极管在这里仅仅充当电子开关的作用。
　　饱和曲线
　　下图是流过CE极电流与BE极之间的关系，流过CE极的电流会随着BE间的电流增大而增大，在达到饱和值之后，无论我们再怎么增加BE间电流、CE间电流都不怎么会变化了（变化微乎其微），且CE间电流不会超过120ma，你知道为什么吗？欢迎在下方留言，正确答案笔者都会给点赞！
　　
　　应用场景
　　三极管的截止状态和饱和状态一般在电路中充当电子开关的作用。
　　截止状态对应的是负载的关，而饱和状态对应的负载的开！

王栋春 · 2021-2-20 22:45:31

讲解的太精彩了

otto_xw_zhou · 2021-2-23 09:06:08

讲解的太精彩了

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