晶体管的工作状态判断和工作条件

红灯记

晶体管是模拟电路中基础的器件，对于电子工程师来说，了解晶体管工作的条件和判断晶体管的工作状态都是非常基础的，本文将带大家一起学习或回顾一下。

一、晶体管工作的条件

1、集电极电阻Rc：

在共发射极电压放大器中，为了取出晶体管输出端的被放大信号电压Use（动态信号），需要在集电极串接一只电阻Rc。这样一来，当集电极电流Ic通过 时，在Re上产生一电压降IcRc，输出电压由晶体管c-e之间取出，即Usc=Uce=Ec-IcRc，所以Use也和IcRc —样随输入电压Ui的发生而相应地变化。

2、集电极电源Ec（或Vcc）：

Ec保证晶体管的集电结处于反向偏置，使管子工作在放大状态，使弱信号变为强信号。能量的来源是靠Ec的维持，而不是晶体管自身。

3、基极电源Eb：

为了使晶体管产生电流放大作用，除了保证集电结处于反向偏置外，还须使发射结处于正向偏置，Eb的作用就是向发射结提供正向偏置电压，并配合适当的基级 电阻Rb，以建立起一定的静态基极电流Ib。当Vbe很小时，Ib=O，只有当Vbe超过某一值时（硅管约0.5V，锗管约0.2V，称为门槛电压），管 子开始导通，出现Ib。随后，Ib将随Vbe增大而增大，但是，Vbe和Ib的关系不是线性关系：当Vbe大于0.7V后，Vbe再增加一点点，Ib就会 增加很多。晶体管充分导通的Vbe近似等于一常数（硅管约0.5V，锗管约 0.5V）。

4、基极偏流电阻Rb：

在电源Eb的大小已经确定的条件下，改变Rb的阻值就可以改变晶体管的静态电流Ib，从而也改变了集电极静态电流Ic和管压降Vce，使放大器建立起合适的直流工作状态。

二、晶体管工作状态的判断

晶体三极管工作在放大区时，其发射结（b、e极之间）为正偏，集电结（b、c极之间）为反偏。对于小功率的NPN型硅，呈现为 Vbe≈0.7V，Vbc《0V（具体数值视电源电压Ec与有关元件的数值而定）：对于NPN型锗管，Vbe≈0.2V，Vbc《0V;对于 PNP型的晶体三极管，上述电压值的符号相反，即小功率PNP型硅管Vbe≈-0.7V，Vbc》0V，对于小功率 PNP型锗管，Vbe≈-0.2V，Vbc》0V。如果我们在检测电路中发现晶体三极管极间电压为上述数值，即可判断该三极管工作在放大区，由该三极管组成的这部分电路为放大电路。

另外，在由晶体管组成的振荡电路中，其三极管也是工作在放大区，但由于三极管的输出经选频谐振回路并同相反 馈到其b、C极之间，使电路起振，那么b、e极之间的电压Ube，对于硅管来说就小于0.7V 了（一般为0.2V左右）。如果我们检测出Vbe《0.7V，且用导线短接选频谐振电路中的电感使电路停振时Vbe0.7V，则可判断该电路为振荡 电路。

2、工作在截止区的判断：

三极管工作在截止区时，发射结与集电结均为反偏，而在实际的电路中，发射结也可以是零偏置。这样 对于小功率NPN型三极管，呈现为Vbe≤0，Vbc《0V（具体数值主要决定于电源电压Ec）;对于小功率NPN型三极管，呈现为 Vbe≥OV，Vbc≥0V，此时的 Vce≈Ec，如果我们检测出电路中晶体三极管间电压为上述情况，则可判断该三极管工作在截止区。

3、工作在饱和区的判断：

三极管工作在饱和区时，其发射结与集电结均为正偏。对于小功率NPN型硅管，呈现为Vbe多0.7V（略大于工作在放大区时的数 值），Vbc》0V （不大于Vbe的值）;对于小功率NPN型锗管，类似地有Vbe≥0.2V（略大于工作在放大区时的值），Vbc》OV （不大于Vbe的值）。对于PNP型的晶体管，上述电压值的符号相反，即小功率的PNP型硅管，Vbe≥-0.7V，Vb《0V（不小于Vbe的 值;小功率PNP型锗管，Vbe≤-2V，Vbc《0V（不小于Vbe的值）。一般情况下，此时的Vce≈0.3V（硅管）或 Vce≈0.1V（锗管），如果我们检测出电路中的晶体三极管极间电压符合上述情况，则可判断该三极管工作在饱和区。

需要指出一点的是：在有 些电子电路中，如开关电路、数字电路等，三极管工作在截止区与饱和区之间相互转换，如附图所示。当A点为0V时，EB通过R1、R2分压使基极处于负电 压，发射结反偏;同时集电结也是反偏的，那么三极管T截止;当A点输入为6V时，R1、R2分压使三极管发射结正偏，产生足够大的基极电流使三极管饱和导 通，输出端L约为0.3V，此时集电结也为正偏。我们检测电路是否正常时，可以分别使A端输人0V与6V的电压，并分别测量两种情况下的三极管极间电压， 看是否符合上述截止与饱和的情况，从而就可以判断该电路工作是否正常。

三、小结

晶体三极管有三个工作区，即放大区、截止区、饱和区。电路设计时，可根据电路的要求，让晶体管工作在不同的区域以组成放大电路、振荡电路、开关电路等， 如果三极管因某种原因改变了原来的正常工作状态，就会使电路工作失常;电子产品出现故障，这时就要对故障进行分析，首要的工作就是按前述方法检查三极管的 工作状态。

对于晶体管具体的检测工作，要注意两点问 题：一是最好使用内阻较大的数字万用表进行测量，以减少测量误差，同时避免直接测量时因万用表的内阻小引起三极管工作状态的改变；二是最好分别测量晶体三 极管各极对地的电压，然后计算出Ube.Ubc或Uce的值，避免诱发电路故障的可能性。