如何設計使三極管工作在飽和區呢

怎么設計三極管電路，使三極管的工作電流最大？三極管有三個工作區間：截止、放大和飽和，三極管達到飽和時工作電流是最大的，那么怎么設計使三極管工作在飽和區呢？

三極管的基本原理

為了讓新手更了解三極管的用法，下面先簡單介紹一下三極管的基本原理，三極管一共有三個引腳，也就是三極管的三個極：基極、集電極和發射極，三極管由兩個PN結組成， 其組合不同而分為NPN和PNP兩種類型，其構造及符號如下圖所示。

三極管屬于電流型控制元器件，也就是小電流控制大電流，其有三個工作區間：截止區、放大區和飽和區。截止區的條件（假設BE的壓降為0.6V）：Ube＜0.6V（NPN），Ube＞-0.6V（PNP），此時Ib=0，EC之間的內阻很大（相當于開路）。

放大區：Ube≈0.6V，Ib有電流，滿足Ic=βIb，Ie=（β+1）Ib，也就是說Ib越大則Ic就越大，β為三極管的放大倍數，此時發射結正偏，集電結反偏。

飽和區：當基極電流繼續增大而集電極電流不再增大時（趨于穩定），此時三極管達到飽和，飽和時三極管的集電結正偏，發射結正偏。

實例說明

（1）NPN三極管控制原理，原理圖如下所示。假設該三極管的β系數為50，最大Ic電流為500mA，BE的壓降為0.6V（三極管選型時會有相應固定的參數）。

當基極輸入電壓Uin＜0.6V時，基極-發射極（BE）的PN結處于截止狀態，Ib無電流，所以三極管截止，CE之間的內阻很大，Ic幾乎為零，可認為是開路狀態，LED指示燈不亮。

當Uin＞0.6V時，基極-發射極（BE）的PN結導通，PN結的壓降為0.6V，此時基極有電流，根據歐姆定律：基極電流Ib=（Uin-0.6）/R1。若三極管處于放大區，滿足公式Ic=βIb，已知三極管Ic最大電流為500mA，即飽和電流為500mA，由Ic=βIb，可得Ib=Ic/β，將Ic=500mA，β=50，代入可得Ib=Ic/β=10mA，也就是當基極電流Ib=10mA時，三極管處于飽和臨界點狀態。

由Ib=（Uin-0.6）/R1可知，改變輸入電壓和電阻R1的值可改變基極電流Ib，假如輸入電壓是固定值，可通過改變限流電阻R1的值使三極管工作在飽和區。比如，若輸入電壓為5V，怎么使三極管處于飽和區呢？Ib=（Uin-0.6）/R1得R1=（Uin-0.6）/Ib，先由三極管的最大Ic值和β系數推出三極管飽和時所需的控制電流Ib值（上文已求出三極管飽和時所需Ib=10mA），代入公式得R1=（5V-0.6V）/10mA=440Ω。也就是說R1＞440Ω時，三極管工作于放大區，當R1≤440Ω時，三極管處于飽和區，飽和區時，R1的值最好在臨界值附近，不要太小否則基極電流過大而燒毀三極管。

▲NPN三極管控制原理

（2）PNP三極管控制原理，原理圖如下所示。假設該三極管的β系數為50，最大Ic電流為-500mA，EB的壓降為0.6V（三極管選型時會有相應固定的參數）。

當輸入電壓Uin＞4.4V時，基極無電流，三極管截止；

當輸入電壓Uin＜4.4V時，發射結正偏導通，基極有電流，控制限流電阻R2的大小可改變基極電流，從而使三極管工作于放大區或飽和區。

計算方法：R2=5V-0.6V-Uin/Ib，而Ic=βIb即Ib=Ic/β，所以R2=（5V-0.6V-Uin）β/Ic，若要求輸入電壓為0V時三極管處于飽和狀態，則R2=（5V-0.6V-0）*50/500mA=440Ω。

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