從晶體管特性曲線看飽和問題

　　我前面說過：談?wù)擄柡筒荒懿惶嶝撦d電阻?，F(xiàn)在再作詳細一點的解釋。

　　借用楊真人提供的那幅某晶體管的輸出特性曲線。由于原來的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，那么Vce與Ic受以下關(guān)系式的約束：

　　Ic = (V-Vce)/R

　　在晶體管的輸出特性曲線圖上，上述關(guān)系式是一條斜線，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“靜態(tài)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晶體管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分別等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作點A、B、C、D、E、F。據(jù)此在右側(cè)作出了Ic與Ib的關(guān)系曲線。根據(jù)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(qū)，Ic隨Ib的增大幾乎成線性地快速上升，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，飽和是一個漸變的過程，蘭色段也可以認為是初始進入飽和的區(qū)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(xù)向上延伸，與Ic=50MA的水平線相交，交點對應(yīng)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(jù)Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶體管進入了初始飽和狀態(tài)，實際上應(yīng)該取該值的數(shù)倍以上，才能達到真正的飽和;倍數(shù)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(yīng)于b=0.1mA，負載電阻為80歐姆時，晶體管是處于線性放大區(qū)，而負載電阻200歐姆時，已經(jīng)接近進入飽和區(qū)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(tài)所需要的Ib值就越大，飽和狀態(tài)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，晶體管直到燒毀了也進入不了飽和狀態(tài)。

　　以上所說的“負載線”，都是指直流靜態(tài)負載線;“飽和”都是指直流靜態(tài)飽和。

　　我認為，大多數(shù)電子技術(shù)人員，都是晶體管的使用者，只要了解它的外部特性就行了。除非是研制、生產(chǎn)晶體管的科技人員，對于內(nèi)部的工作原理，沒有必要去深究。個人看法，不一定對。