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第三章 电子控制系统信号处理
第2节 初识模拟电路（第3课时）
【任务三】体悟三极管的三种工作状态
1.如左图所示，为三极管共发射极电路，可以看出电路中有两组电源Vbb和Vcc，其中基极b与发射极。形成一个输入回路，基极输入电流用Ib表示;集电极c与发射极e形成一个输出回路，集电极输出电流用Ic表示;发射极e是两回路的公共端。
2.三极管电流关系
NPN型三极管 二进一出。且Ie=Ib+Ic,连接电路时，发射极接低电位，集电极接高电位
PNP型三极管 一进二出。且Ie=Ib+Ic,连接电路时，发射极接高电位，集电极接低电位
3.三极管的输出特性曲线
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB = 0
O 5 10 15
4
3
2
1
划分三个区：截止区、放大区和饱和区。
截止区
放
大
区
饱和区
　　1. 截止区　IB ≤ 0 的区域。
　　IB= 0 时，IC = ICEO。 硅管约等于 1 A，锗管约为几十--几百微安。
截止区
　两个结都处于反向偏置。
2. 放大区：
条件：发射结正偏
　　　集电结反偏
特点：各条输出特性曲线比较平坦，近似为水平线，且等间隔。
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB =0
O 5 10 15
4
3
2
1
放
大
区
　　集电极电流和基极电流体现放大作用，即
对 NPN 管 UBE > 0，UBC < 0
3.三极管的输出特性曲线
3. 饱和区：
条件：两个结均正偏
IC / mA
UCE /V
100 A
80 A
60 A
40 A
20 A
IB =0
O 5 10 15
4
3
2
1
　　对 NPN 型管，UBE > 0 UBC > 0 。
特点：IC 基本上不随 IB 而变化，在饱和区三极管失去放大作用。 I C IB。
当 UCE = UBE，即 UCB = 0 时，称临界饱和，UCE < UBE时称为过饱和。
饱和管压降 UCES < 0.4 V(硅管)，UCES< 0. 2 V(锗管)
饱和区
三极管的输出特性曲线
三极管的三种工作状态
类比NPN型三极管
c
b
e
粗管子内装有阀门，阀门的开度由细管子中的水压控制，水流类比电流，水压类比电压
截止状态：细管水压很小，不足以打开阀门。
放大状态：细管水流越大，阀门开启越大，粗管水流越大
——以小控大，以弱控强
饱和状态：当阀门开到一定程度，细管水流增大，粗管水流不再增大
　　放大的本质：实现能量的控制。
　　在放大电路中提供一个能源，由能量较小的输入信号控制这个能源，使之输出较大的能量，然后推动负载。
小能量对大能量的控制作用称为放大作用。
放大的对象是变化量。
放大电路的基本原理
三极管的三种工作状态
3.1 截止状态
电流电压关系：
Ve>Vb,Vc>Vb
Uce≈Vcc
Ube<0.5V
现象：Ib≈0 ,Ic≈0,Ie≈0
三极管的三种工作状态
3.1 截止状态
小结：Ib≈0,发射结和集电结都处于反偏状态时，IC=0，此时相当于一只断开的开关。
三极管的三种工作状态
3.2 放大状态
条件： 发射结正偏、集电结反偏
电流电压关系：Ve稳定后Ube≈0.7V
0.7V很小的基极电流（变化）控制（引起）很大的集电极电流的变化
三极管的三种工作状态
3.2 放大状态
IC受Ib的控制，随着Ib的增大IC也在增大
Ib （毫安） 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1
IC （毫安） 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5
当 Ib 有微小变化时， IC 较大。说明三极管具有电流放大作用。
任何一列电流关系符合
Ie = IC + Ib，Ib< IC< Ie, IC Ie
IB （毫安） 0.02 0.03 0.04 0.06 0.08 0.1
IC （毫安） 0.7 1.11 1.48 2.75 2.8 3.5
三极管的三种工作状态
3.2 放大状态
要使三极管具有放大作用，必须给管子的发射结加正偏电压，集电结加反偏电压。（外部条件）
一般为几十~几百
三极管的三种工作状态
3.3 饱和状态
条件：发射结正偏、集电结正偏
电压电流关系：
Ube≈0.7V
Uce≈0.3V
Ic<βIb
现象：Ic基本不变，不随着Ib的变大而变大
三极管的三种工作状态
工作状态 条件 NPN型 PNP型
饱和状态 发射结 正 Vb>Ve Vb>Vc
集电结 Ube=0.7V(Si)
放大状态 发射结 正 Vc>Vb>Ve
集电结 反 截止状态 发射结 Ube<0.7V（Si）
集电结 反 VbVbUeb=0.7V(Si)
Ve>Vb>Vc
Ueb<0.7V（Si）
Vb>Vc
PN结偏置方式一样，电位关系相反
三极管的三种工作状态
Ie=Ib+Ic Ic≈0 截止状态 Ic=βIb 放大状态 Ic不变
饱和状态
Ib远小于Ic以小控大 Ueb<0 Uce≈Vcc Ueb≈0.7 Uec>Ueb Ueb≈0.7V(si)
Uec≈0.3V(si)
Vb电位较低，Ueb小于门槛电压 Vb电位居中 VcVc≧Vb
断开
闭合
三极管的三种工作状态
1.三极管的三个电极的电位如下图所示，分析三极管分别处于什么工作状态：
截止
放大
饱和
[课堂练习]
2.【2021绍兴联考】在电路中测得4个硅材料三极管的三个电极的电位如图所示，下列分析中正确的是（ ）
C
3.三极管在饱和导通状态时，下列说法中不正确的是（ ）
A.发射结和集电极结均处于正向偏置状态
B.小功率管的饱和压降小于0.6V,锗管的饱和压降小于0.3V
C.集电极与发射极之间相当于一个接通的开关
D.集电极电流受基极电流的控制
D
4.用多用电表测得电路中流过三极管①②③脚的电流大小分别是2mA,0.04mA,2.04mA,电流方向如图所示，该三极管的β值为120，下列说法中正确的是（ ）
A.该三极管是PNP型三极管，此时三极管处于饱和状态
B.该三极管是NPN型三极管，此时三极管处于饱和状态
A.该三极管是PNP型三极管，此时三极管处于放大状态
A.该三极管是NPN型三极管，此时三极管处于放大状态
B
5.如图所示是小明在电子控制技术实践课上搭建的电路，经测量VT的Ube=0.7V,Uce=3V.下列关于VT工作状态的判断中，正确的是（ ）
A.饱和状态
B.放大状态
C.截止状态
D.条件不足，无法判断
B
6.如图所示的两个电路中，三极管为硅管。下列关于LED发光时，M,N点电位分析中正确的是（ ）
A.M点电位约为0.7V,N约为0.7V
B.M点电位约为0.7V,N约为3V
C.M点电位约为2.7V,N约为3V
D.M点电位约为2.7V,N约为0.7V
A
7.小刚用可调电源 E1 和 E2、可调电阻 R1、 R2、三极管及电压表设计如图所示的电路进行实验，电路正常工作时，在其他保持不变的条件下，下列现象可能发生的是( )
D
A. 调小 R1，电压表读数在增大
B. 调大 R2，电压表读数变大
C. 调小 E2，电压表读数在增大
D. 调大或调小 E1，电压表读数都基本不变
8.[2019稽阳模拟]如图所示电路中，三极管V始终工作在放大状态，当Rp阻值变大时，A点与B点电位变化情况分析正确的是(　　)
A．A点电位不变，B点电位降低
B．A点电位不变，B点电位升高
C．A点电位降低，B点电位降低
D．A点电位降低，B点电位升高
B
9.如图a所示为三极管Ｖ的测试电路，图b为三极管Ｖ测试结果曲线图，分析曲线图，下列关于测试结果的分析中不合理的是
Ａ.ｃ点位置说明Ｖ仍处于放大状态，其放大系数β约为 35
Ｂ.ｄ点位置说明三极管Ｖ已处于深度饱和状态，Uce 约为 0.3Ｖ
Ｃ.从ａ到ｂ直至ｄ点过程中，电阻Rc两端的电压Uｃ逐渐上升，但Uce 逐渐下降
Ｄ.ａ点位置三极管发射结与集电结同时正偏
D
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