从晶体管特性曲线看饱和问题

　　我前面说过：谈论饱和不能不提负载电阻。现在再作详细一点的解释。

　　借用杨真人提供的那幅某晶体管的输出特性曲线。由于原来的Vce仅画到2.0V为止，为了说明方便，我向右延伸到了4.0V。

　　如果电源电压为V，负载电阻为R，那么Vce与Ic受以下关系式的约束：

　　Ic = (V-Vce)/R

　　在晶体管的输出特性曲线图上，上述关系式是一条斜线，斜率是 -1/R，X轴上的截距是电源电压V，Y轴上的截距是V/R(也就是前面NE5532第2帖说的“Ic(max)是指在假定e、c极短路的情况下的Ic极限”)。这条斜线称“静态负载线”(以下简称负载线)。各个基极电流Ib值的曲线与负载线的交点就是该晶体管在不同基极电流下的工作点。见下图：

　　图中假定电源电压为4V，绿色的斜线是负载电阻为80欧姆的负载线，V/R=50MA，图中标出了Ib分别等于0.1、0.2、0.3、0.4、0.6、1.0mA的工作点A、B、C、D、E、F。据此在右侧作出了Ic与Ib的关系曲线。根据这个曲线，就比较清楚地看出“饱和”的含义了。曲线的绿色段是线性放大区，Ic随Ib的增大几乎成线性地快速上升，可以看出β值约为200。兰色段开始变弯曲，斜率逐渐变小。红色段就几乎变成水平了，这就是“饱和”。实际上，饱和是一个渐变的过程，兰色段也可以认为是初始进入饱和的区段。在实际工作中，常用Ib*β=V/R作为判断临界饱和的条件。在图中就是假想绿色段继续向上延伸，与Ic=50MA的水平线相交，交点对应的Ib值就是临界饱和的Ib值。图中可见该值约为0.25mA。

　　由图可见，根据Ib*β=V/R算出的Ib值，只是使晶体管进入了初始饱和状态，实际上应该取该值的数倍以上，才能达到真正的饱和;倍数越大，饱和程度就越深。

　　图中还画出了负载电阻为200欧姆时的负载线。可以看出，对应于b=0.1mA，负载电阻为80欧姆时，晶体管是处于线性放大区，而负载电阻200欧姆时，已经接近进入饱和区了。负载电阻由大到小变化，负载线以Vce=4.0为圆心呈扇状向上展开。负载电阻越小，进入饱和状态所需要的Ib值就越大，饱和状态下的C-E压降也越大。在负载电阻特别小的电路，例如高频谐振放大器，集电极负载是电感线圈，直流电阻接近0，负载线几乎成90度向上伸展(如图中的红色负载线)。这样的电路中，晶体管直到烧毁了也进入不了饱和状态。

　　以上所说的“负载线”，都是指直流静态负载线;“饱和”都是指直流静态饱和。

　　我认为，大多数电子技术人员，都是晶体管的使用者，只要了解它的外部特性就行了。除非是研制、生产晶体管的科技人员，对于内部的工作原理，没有必要去深究。个人看法，不一定对。