今天說的主題是：三極管的截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)的判斷。

我為什么選擇這個話題呢?原因是我在工作中發(fā)現(xiàn)，有些同學在使用三極管來設(shè)計電路時，分不清設(shè)計電路中的三極管是工作在截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)。

我們知道，三極管有電流放大作用，電流放大作用是運用了三極管的放大區(qū)，飽和區(qū)和截至區(qū)都沒有電流放大作用，如果我們設(shè)計的電路本來是要實現(xiàn)三極管的電流放大作用，但外圍電路參數(shù)設(shè)定不合理讓三極管工作在飽和區(qū)或者截至區(qū)，因此這樣的電路就不能實現(xiàn)電流放大作用。我們應該通過什么方法去判斷自己設(shè)計的三極管電路工作在什么狀態(tài)是很有必要的。

1、實驗準備

為了方便給大家講解三極管的三個工作區(qū)的判斷，我將通過圖1這個電路用來分析：圖中，U1電壓表測試的是集電極的電壓Vc，電壓表U2測試的基集電壓Vbe，我們就是通過這兩個電壓來判斷三極管的工作區(qū)的，直流電源V1是起到給基集加工作電壓的作用。

圖 1三極管工作區(qū)判斷演示電路

2 實驗過程

2.1截至區(qū)實驗過程

①　把直流電源V1初始值設(shè)置為0V時，仿真數(shù)據(jù)如圖2所示，此時U2的讀數(shù)為0V，U1的讀數(shù)為11.999V，這和12V沒有區(qū)別，換句話說流過電阻1000Ω的電流幾乎為零，三極管沒有開啟動作，故三極管工作在截至區(qū)，此時：基集電壓Vbe遠遠小于0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 2 V1為0V時的仿真結(jié)果

②　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.3V時，仿真數(shù)據(jù)如圖3所示，此時U2的讀數(shù)為0.3V，U1的讀數(shù)為11.999V，這和12V沒有區(qū)別，換句話說流過電阻1000Ω的電流幾乎為零，三極管沒有開啟動作，故三極管工作在截至區(qū)，此時：基集電壓Vbe遠遠小于0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 3 V1為0.3V時的仿真結(jié)果

③　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.55V時，仿真數(shù)據(jù)如圖4所示，此時U2的讀數(shù)為0.55V，U1的讀數(shù)為11.816V，這和12V也沒有太大區(qū)別，但是比之前流過電阻1000Ω的電流變大了點，三極管處于微導通的狀態(tài)，雖然工作起來了一點，但是作用微小，故三極管還是工作在截至區(qū)，此時：基集電壓遠遠小于0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 4 V1為0.55V時的仿真結(jié)果

2.2 放大實驗過程

①　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.58V時，仿真數(shù)據(jù)如圖5所示，此時U2的讀數(shù)為0.58V，U1的讀數(shù)為11.445V，此時流過電阻1000Ω的電流開始變大，三極管開啟狀態(tài)變大，故三極管工作開始由截至區(qū)進入了放大區(qū)，此時：基集電壓Vbe較為接近0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 5 V1為0.58V時的仿真結(jié)果

②　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.63V時，仿真數(shù)據(jù)如圖6所示，此時U2的讀數(shù)為0.63V，U1的讀數(shù)為8.574V，此時流過電阻1000Ω的電流開始變大，三極管開啟狀態(tài)變大，故三極管完全進入了放大區(qū)，此時：基集電壓Vbe較為接近0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 6 V1為0.63V時的仿真結(jié)果

③　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.66V時，仿真數(shù)據(jù)如圖6所示，此時U2的讀數(shù)為0.66V，U1的讀數(shù)為2.324V，此時流過電阻1000Ω的電流開始變大，三極管開啟狀態(tài)變大，故三極管進入了深度放大區(qū)，此時：基集電壓Vbe較為接近0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

圖 7 V1為0.66V時的仿真結(jié)果

2.3 飽和區(qū)實驗過程

①　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.67V時，仿真數(shù)據(jù)如圖5所示，此時U2的讀數(shù)為0.67V，U1的讀數(shù)為0.093V，此時流過電阻1000Ω的電流很大，三極管開啟狀態(tài)進一步變大，故三極管工作開始由放大區(qū)進入了飽和區(qū)，此時：基集電壓Vbe接近0.7V，并且基集電壓Vbe大于集電極電壓Vc;

圖 8 V1為0.67V時的仿真結(jié)果

②　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.68V時，仿真數(shù)據(jù)如圖8所示，此時U2的讀數(shù)為0.67V，U1的讀數(shù)為0.055V，此時流過電阻1000Ω的電流很大，三極管開啟狀態(tài)進一步變大，三極管完全進入了飽和區(qū)，此時：基集電壓Vbe接近0.7V，并且基集電壓Vbe大于集電極電壓Vc;

圖 9 V1為0.68V時的仿真結(jié)果

③　把直流電源V1初始值設(shè)置為0.7V時，仿真數(shù)據(jù)如圖8所示，此時U2的讀數(shù)為0.7V，U1的讀數(shù)為0.03V，此時流過電阻1000Ω的電流很大，三極管開啟狀態(tài)進一步變大，三極管完全進入了深度飽和區(qū)，此時：基集電壓Vbe為0.7V，并且基集電壓Vbe大于集電極電壓Vc;

圖 10 V1為0.7V時的仿真結(jié)果

3 實驗結(jié)論

通過上述的實驗，我們可以總結(jié)出三極管三個工作區(qū)的判定法則：

? 截至區(qū)時，基集電壓Vbe遠遠小于0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

? 放大區(qū)時，基集電壓Vbe較為接近0.7V，并且基集電壓Vbe小于集電極電壓Vc;

? 飽和區(qū)時，基集電壓Vbe接近0.7V或者為0.7V，并且基集電壓Vbe大于集電極電壓Vc;