三极管的区别及饱和工作测试

三极管是一种电流控制体器件，它的主要作用是把微弱信号放大，输入阻抗低，例如在基极b给一个很小的电流Ib，在集电极c上得到一个比较大的电流Ic。它是电流放大器件，但是在实际时候通常通过一个电阻将三极管的电流放大作用转变为电压放大作用。

因此，只要电路参数设置合适，一般输出电压可以比输入电压高很多倍。它有三个工作状态：截止状态、放大状态、饱和状态。三极管一般是弱电中使用，而且出现在开关作用、电流放大作用，例如蜂鸣器驱动、数码管驱动、直流小风扇驱动等方面。如果由于单片机I/O口驱动能力有限，可以加三极管扩大驱动电流。场效应管是电压控制器件，它是继三极管之后的新一代放大元件，场效应晶体管可分为耗尽型效应晶体管和增强型效应晶体管，同时又有N沟道和P沟耗尽型之分。IGBT是电压控制电流，可是说是集成块三极管和场效应管的优点的一种器件，它利用电压来控制PN结，在大电流应用比较广泛，因此比较适合强电开关，强电功率使用，例如变频器、逆变器、电力控制系统等，很多场合以IGBT作为逆变器件，工作电流3000kVA以上，频率达25kHz以上。

三极管是电流控制器件、而场效应管和IGBT是电压驱动器件。三极管特点是能够将电流放大，场效应管特点是噪声小、功耗低、没有二次击穿现象等，IGBT特点是高耐压、导通压降低、开关速度快等；三者都可以作为电子开关用，三极管一般是小型开关、信号放大场合应用，如果对于信号源需要更多的电流时候可以采用三极管，否则就用场效应管，而IGBT更适合于大电流、大电压的电力系统，它是电力电子重要的大功率主流器件之一。

三极管属于电流型控制元器件，也就是小电流控制大电流，其有三个工作区间：截止区、放大区和饱和区。截止区的条件（假设BE的压降为0.6V）：Ube＜0.6V（NPN），Ube＞-0.6V（PNP），此时Ib=0，EC之间的内阻很大（相当于开路）。放大区：Ube≈0.6V，Ib有电流，满足Ic=βIb，Ie=（β+1）Ib，也就是说Ib越大则Ic就越大，β为三极管的放大倍数，此时发射结正偏，集电结反偏。饱和区：当基极电流继续增大而集电极电流不再增大时（趋于稳定），此时三极管达到饱和，饱和时三极管的集电结正偏，发射结正偏。

例如某三极管的β系数为50，最大Ic电流为500mA，BE的压降为0.6V。当基极输入电压Uin＜0.6V时，基极-发射极（BE）的PN结处于截止状态，Ib无电流，所以三极管截止，CE之间的内阻很大，Ic几乎为零，可认为是开路状态，LED指示灯不亮。当Uin＞0.6V时，基极-发射极（BE）的PN结导通，PN结的压降为0.6V，此时基极有电流，根据欧姆定律：基极电流Ib=（Uin-0.6）/R1。若三极管处于放大区，满足公式Ic=βIb，已知三极管Ic最大电流为500mA，即饱和电流为500mA，由Ic=βIb，可得Ib=Ic/β，将Ic=500mA，β=50，代入可得Ib=Ic/β=10mA，也就是当基极电流Ib=10mA时，三极管处于饱和临界点状态。

由Ib=（Uin-0.6）/R1可知，改变输入电压和电阻R1的值可改变基极电流Ib，假如输入电压是固定值，可通过改变限流电阻R1的值使三极管工作在饱和区。比如，若输入电压为5V，怎么使三极管处于饱和区呢？Ib=（Uin-0.6）/R1得R1=（Uin-0.6）/Ib，先由三极管的最大Ic值和β系数推出三极管饱和时所需的控制电流Ib值（Ib=10mA），代入公式得R1=（5V-0.6V）/10mA=440Ω。也就是说R1＞440Ω时，三极管工作于放大区，当R1≤440Ω时，三极管处于饱和区，饱和区时，R1的值最好在临界值附近，不要太小否则基极电流过大而烧毁三极管。