三极管输出特性曲线的饱和区，我很费解！

2024-11-01 10:05:05

推荐回答（5个）

回答（1）：

我一开始和楼主有一样的困惑，到底是什么饱和了。后来看了楼上的帖子比较清楚了。

导致学生产生这样的困惑原因在于这幅图上同时展示了一组曲线，再加上对三个区域（饱和区，放大区，截止区）的边界的讲的不透彻（到底是什么变量决定了工作在哪个区域）。

因此，应该按照下面的逻辑来理解。

先看一条曲线，横轴是Uce，纵轴是Ic，这条曲线是基极电流Ib=某个值，如40uA时得到的。在这条电流随电压变化的曲线中有一个先快速上升后转为平台的转折点，假设这一点的电压为Uce=u1。物理概念很容易理解，当Uce>u1时，Ic可以稳定保持输出一个比较大的电流值，如I1，而当Uce饱和”了一样，不能增大到预期的I1值。
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改变lb=80uA，再画一条Uce和Ic的曲线，按同样的方法，找到那个Ic随Uce增加而先增后平的转折点对应的Uce电压，比如此时Uce=u2.

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同理，再画出lb=100uA，lb=20uA等等，多条曲线，都找到对应的使Ic随Uce增加而先增后平的那个转折点对应的Uce电压，记为Uce=u3，u4，等等

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然后，将这些转折点在图上用一条平滑的曲线连接起来，并根据其变化趋势做延长线

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那么，这条红色的曲线表示什么意思呢？回想一下这条曲线是如何做出来的就可以知道，这条曲线上的每一点，实际上指示了在不同基极电流lb时，Ic-Uce曲线转折点所对应的Uce的值。意思就是，当给定一个基极电流Ib时，当Uce的电流过小时（比什么小？就是比红线上那一点对应的电压u1或u2,或u3...），Ic不能输出预期的稳定的大电流，而是受到“饱和”效应输出一个随Uce变化的较小的电流，除非增大Uce到某个临界点，超过u1,u2,u3...时，Ic才会输出预期的比较大的稳定的电流！
因此，“饱和区”的意义在于划定一个分界线，这个分界线上的点指示了一串Uce的临界电压，在对应Ib电流条件下，只要Uce超过这个临界点，Ic就能输出预期的电流，否则Ic会受到“饱和”效应的限制，无法输出预期的大电流。

那么“截止区”又是谁截止了呢？

当Ib很小或等于0时，基极没有电流流入，此时无论Uce如何变化，输出的Ic电流都很小，就像电路“截断”了一样，因此判断是否处于“截止区”的依据是Uce的变化不能输出有效的电流。

综上所述，“饱和区”和“截止区”对于学生而言难于理解的原因在于，区分这些区域所采用的依据并不统一，一会用电压，一会儿又用电流。就好像一栋大楼分为“用餐区”和“2层”一样令人费解！其次，同时又要用一个二维图表表达多维含义，既包含多个同族曲线，又含有虚线、实线等多种线型，使用图表的本意是化繁为简，这样的图表晦涩难懂，不能不令人生畏！

回答（2）：

看我画的图就知道了，在CE所在的x轴上的a、b点间是三极管放大区时CE的电压值区间，在a、b点间的c点就是放大区的某个CE值，你看蓝色线对应的IB从20uA增加到60uA时增加到原来的3（β）倍，对应的IC也增加到原来3（β）倍，是同比例增加的，同样，在d点上，也就是CE减小到饱和区时的一个电压值，他对于的IB从20uA增加到60uA时，对应的IC却不是也增加3（β）倍，而是一倍多，不是β倍了，不是同比例增大了，还有，要考虑到集电极上的电阻Rc对三极管的意义，也就是饱和区的出现实际上是先有放大区的，放大到极限时才出现的饱和，饱和的意义是发射极把所有的能量都释放了，没有保留的，这时，Ib再增加时，Ic就会变小。自己体会吧，说清楚很费笔墨----我懒。

回答（3）：

没办法，我们现在使用的教科书都是一样的，没有一本通俗易懂的。
是这样，你的理解基本正确，饱和需要分两种情况来考虑，其一是管子自身放大倍数小达到极限能力后，无法再继续放大，通俗说就是小马拉大车；还有一种就是电源能量提供不足，管子放大能力却很强，从而造成另一种大马拉小车的情况，这两种情况都会使得管子处于饱和状态。
在本图中这个饱和的确是电流被放到最大的情况，此时即便输入电流继续增加输出也不会增加，而是最大值输出，这样流过集电极电阻的电流就是最大值，使得Uc电压几乎接近与电源电压，Uce几乎为0v，刚好和截止状态的图形相反，三极管的饱和状态是要看基极与集电极的电压关系来判断的，对于NPN管子而言当输出电流IC无法按照β倍放大那么就认为管子处于饱和状态了，当集电极电压等于基极电压时就处于临界饱和，当基极电压大于集电极电压时称为深饱和状态；PNP管子的电位关系恰好相反。

回答（4）：

1、这里的饱和最好从微观角度去理解，我的理解是这里的饱和指的是基区电子的饱和：在两个pn结都正偏的情况下，由于基区很薄，集电区很大，扩散到基区的非平衡少子电子由于浓度差的原因将继续进行漂移运动，记此时形成的电流为icb.
在放大时，扩散到基区的非平衡少子电子由于反向电压做漂移运动。其实在放大时不仅有浓度差作用力还有电场力作用。
很明显后者电流大于前者电流，于是在基区出现了过大电子与空穴的复合运动，形成的基极电流要大于放大时的电流。记此时电流为ibb。
icb/ibb2、再顺便解释一下二极管温度的影响（因为这里我也纠结过）：在温度一定的情况下，多子浓度越高，少子浓度就越小。但在温度升高时，由于多子是认为掺入，多子浓度几乎不变，而少子由于受到热激发而成倍增加。于是i变大，曲线左移。三极管也是一样的道理。

回答（5）：

饱和的特点是Ic不会随着Ib的增加而增加
要使三极管处于饱和状态，必须基极电流足够大，即IB≥IBS。三极管在饱和时，集电极与发射极间的饱和电压（UCES）很小，根据三极管输出电压与输出电流关系式UCE＝EC－ICRC，所以IBS＝ICS／β＝EC－UCES／β≈EC／βRC。三极管饱和时，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＝0.3V，可见，UBE＞0，UBC＞0，也就是说，发射结和集电结均为正偏。三极管饱和后，C、E 间的饱和电阻RCE＝UCES／ICS，UCES 很小，ICS 最大，故饱和电阻RCES很小。.饱和后IC不会随着IB的增加再增加，三极管饱和后C、E 间视为短路。

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