不会判断晶体管饱和？一定要看这一文，实际案例计算，通俗易懂
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今天给大家分享：如何判断晶体管饱和？
- 如果你设计一个晶体管作为开关，那么这个晶体管就应该在饱和和截止状态下工作。
- 如果你使用晶体管作为线性电路或者放大器时，必须将晶体管设置在有源区内。
不管是哪种情况，都需要通过进行计算、测量、模拟。这篇文章主要是关于如何判断晶体管饱和。
一、如何通过实际测试判断晶体管是否饱和
通过实际测量可以判断晶体管是否饱和：使用数字万用表监控警惕挂吧的集电极-发射极电压。
如果读数低于0.3V，则晶体管处于饱和状态。
晶体管的饱和电压范围为0.7V及以下，对于为硬饱和设计的电路，VCE会更低。下图是测量电路中晶体管的集电极-发射极电压的设置。
VCE 测量设置
但是这种方法并不是很实用，因为你需要搭建一个电路，然后买相应的组件，耗时耗财。
二、如何通过仿真了解晶体管是否饱和
通过仿真，你可以确定电路的运行情况，你可以在集电极-发射极之间放置一个电压探针，然后运行仿真。
三、如何通过计算知道晶体管是否饱和
1、假设电路处于饱和状态
使用这种方法，我们先假设电路饱和，求解电路最大增益，将其与其间最小电流增益比较。
如果计算出的电路的最大增益小于器件的最小增益，则假设正确，晶体管工作饱和状态，否则，以线性模式运行。
示例一：
晶体管电路
1）求解集电极电流
假设电路处于饱和状态，因此集电极电流仅由集电极电阻 Rc 的值决定。
集电极电流
你也可以将晶体管的饱和电压值包含在数据表中。如果集电极电流将为：
集电极电流
VCEsat 的范围为 0.7V 及以下，具体取决于晶体管。这里不考虑集电极-发射极饱和电压。
2）计算基极电流
由于Vbb值为10V，基极-发射极结肯定会正向偏置，基极电流为：
基极电流
（BC817-25晶体管的VBE典型值为0.7V）
3）求解电路增益 (Beta)
电路增益
4）将电路 Beta 与最小器件 Beta 进行比较
对于BC817-25晶体管，最小β为 160。因此计算出的最大β比最小器件β非常小，毫无疑问晶体管工作在饱和状态。
如果满足以下关系，晶体管就会饱和：
电路最大增益<<器件的最小增益
如果不包括 VCEsat，计算电路 beta 确实是最大的。如果该标准在没有 VCEsat 的情况下成立，那么毫无疑问，在使用 VCEsat 的情况下该标准也将成立。不包含饱和电压不会增加 BOM 成本，但可以为设计提供余量。
5）通过模拟验证
从仿真结果来看，VCE仅为16mV左右。对于 BC817-25 晶体管，VCE 读数低于 700mV 已被视为饱和。同时，集电极电流约为20mA。
模拟验证
示例二：
使用相同的电路，但将 Rb 更改为 200kΩ。
1）解集电极电流
集电极电流
2）计算基极电流
基极电流
3）求解电路增益 (Beta)
电路增益
4）将电路 Beta 与最小器件 Beta 进行比较
器件的最小增益<<电路最大增益
从结果来看，不满足上述标准，因为 438.596 大于 160。因此，晶体管未饱和（线性操作）。
5）通过模拟验证
从仿真结果来看，VCE约为4.6V，高于任何晶体管的VCEsat。
毫无疑问，电路处于活动模式。另一方面，集电极电流约为15mA。这是有源操作时电路上的实际电流。我们上面计算的集电极电流 20mA 不是实际电流，因为电路没有工作在饱和状态。
模拟验证
在该方法中，当满足以下条件时，计算出的集电极电流是实际电路集电极电流。否则，必须使用线性分析重新计算计算出的集电极电流。
2、假设电路工作在线性区域
在这种方法中，假设晶体管的工作时线性的。如果电路确实工作在线性区，则必须满足以下条件：
电路的最小VCE>器件的最大VCE
电路图
1）计算基极电流
基极电流
2）计算集电极电流
假设操作最初是线性的，因此将使用设备 beta 来计算集电极电流。
在线性操作中，电路 beta 由器件 beta 决定。而且，我们现在要考虑最大器件 beta，因为可以提供最大集电极电流，使用 300 作为设备测试版。
集电极电路
3）计算最小电路 VCE
最小VCE
4）将最小电路 VCE 与器件 VCEsat 最大值进行比较
-2770V 远低于BC817-25的最大VCEsat，约为0.7V。不满足以下标准。因此，晶体管饱和。
【实际电路VCE不能为负，因为电路没有负电源。负值将被钳位至零伏的地电平。计算结果仅表明电路的饱和程度。】
以上就是今天的内容，希望大家多多关注我们EMA。
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