tuwen
於 2005-1-16 20:18:00 發布：
從電晶體特性曲線看飽和問題
我前面說過：談論飽和不能不提負載電阻。現在再作詳細一點的解釋。
借用楊真人提供的那幅某電晶體的輸出特性曲線。由於原來的vce僅畫到2.0v為止，為了說明方便，我向右延伸到了4.0v。
如果電源電壓為v，負載電阻為r，那麼vce與ic受以下關係式的約束：
ic = (v-vce)/r
在電晶體的輸出特性曲線圖上，上述關係式是一條斜線，斜率是 -1/r，x軸上的截距是電源電壓v，y軸上的截距是v/r（也就是前面ne5532第2帖
說的「ic(max)是指在假定e、c極短路的情況下的ic極限」）。這條斜線稱為「靜態負載線」（以下簡稱負載線）。各個基極電流ib值的曲線與負
載線的交點就是該電晶體在不同基極電流下的工作點。見下圖：
圖中假定電源電壓為4v，綠色的斜線是負載電阻為80歐姆的負載線，v/r=50ma，圖中標出了ib分別等於0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0ma的
工作點a、b、c、d、e、f。據此在右側作出了ic與ib的關係曲線。根據這個曲線，就比較清楚地看出「飽和」的含義了。曲線的綠色段是線
性放大區，ic隨ib的增大幾乎成線性地快速上公升，可以看出β值約為200。蘭色段開始變彎曲，斜率逐漸變小。紅色段就幾乎變成水平了，這就是
「飽和」。實際上，飽和是乙個漸變的過程，蘭色段也可以認為是初始進入飽和的區段。在實際工作中，常用ib*β=v/r作為判斷臨界飽和的條
件。在圖中就是假想綠色段繼續向上延伸，與ic=50ma的水平線相交，交點對應的ib值就是臨界飽和的ib值。圖中可見該值約為0.25ma。
由圖可見，根據ib*β=v/r算出的ib值，只是使電晶體進入了初始飽和狀態，實際上應該取該值的數倍以上，才能達到真正的飽和；倍數越大，飽
和程度就越深。
圖中還畫出了負載電阻為200歐姆時的負載線。可以看出，對應於ib=0.1ma，負載電阻為80歐姆時，電晶體是處於線性放大區，而負載電
阻200歐姆時，已經接近進入飽和區了。負載電阻由大到小變化，負載線以vce=4.0為圓心呈扇狀向上展開。負載電阻越小，進入飽和狀態所需要
的ib值就越大，飽和狀態下的c-e壓降也越大。在負載電阻特別小的電路，例如高頻諧振放大器，集電極負載是電感線圈，直流電阻接近0，負
載線幾乎成90度向上伸展（如圖中的紅色負載線）。這樣的電路中，電晶體直到燒毀了也進入不了飽和狀態。
以上所說的「負載線」，都是指直流靜態負載線；「飽和」都是指直流靜態飽和。
我認為，大多數電子技術人員，都是電晶體的使用者，只要了解它的外部特性就行了。除非是研製、生產電晶體的科技人員，對於內部的工作原
理，沒有必要去深究。個人看法，不一定對。
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