晶体管的工作区域



晶体管的工作需要直流电源。该直流电源提供给晶体管的两个PN结,影响发射极和集电极结中多数载流子的行为。

根据我们的需求,这些结可以被正向偏置或反向偏置。**正向偏置**是指对p型材料施加正电压,对n型材料施加负电压的条件。**反向偏置**是指对n型材料施加正电压,对p型材料施加负电压的条件。

晶体管偏置

提供合适的外部直流电压称为**偏置**。对晶体管的发射极和集电极结进行正向或反向偏置。这些偏置方法使晶体管电路能够在四种区域工作,例如**放大区、饱和区、截止区**和**反向放大区**(很少使用)。通过查看下表可以理解这一点。

发射极结 集电极结 工作区域
正向偏置 正向偏置 饱和区
正向偏置 反向偏置 放大区
反向偏置 正向偏置 反向放大区
反向偏置 反向偏置 截止区

在这些区域中,反向放大区只是放大区的反向,不适用于任何应用,因此不使用。

放大区

这是晶体管具有许多应用的区域。它也被称为**线性区域**。在该区域中,晶体管可以更好地用作**放大器**。

Active Region

该区域位于饱和区和截止区之间。当发射极结正向偏置且集电极结反向偏置时,晶体管在放大区工作。在放大状态下,集电极电流是基极电流的β倍,即:

$$I_{C}\:=\:\beta I_{B}$$

其中,

$I_{C}$ = 集电极电流

$\beta$ = 电流放大系数

$I_{B}$ = 基极电流

饱和区

这是晶体管倾向于表现为闭合开关的区域。晶体管具有集电极和发射极短路的效应。在这种工作模式下,集电极和发射极电流最大。

下图显示了一个在饱和区工作的晶体管。

Saturation Region

当发射极结和集电极结都正向偏置时,晶体管在饱和区工作。可以理解,在饱和区,晶体管倾向于表现为闭合开关,所以我们可以说:

$$I_{C}\:=\:I_{E}$$

其中$I_{C}$ = 集电极电流,$I_{E}$ = 发射极电流。

截止区

这是晶体管倾向于表现为开路开关的区域。晶体管具有集电极和基极断开的效应。在这种工作模式下,集电极、发射极和基极电流均为零。

下图显示了一个在截止区工作的晶体管。

Cutoff Region

当发射极结和集电极结都反向偏置时,晶体管在截止区工作。在截止区,集电极电流、发射极电流和基极电流都为零,我们可以写成

$$I_{C}\:=\:I_{E}\:=\:I_{B}\:=\:0$$

其中$I_{C}$ = 集电极电流,$I_{E}$ = 发射极电流,$I_{B}$ = 基极电流。

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