如何使NPN晶体管饱和？

我了解到，在“饱和模式”下，BJT充当简单的开关。我在驱动LED之前就已经使用了此功能，但是我不确定我是否清楚地了解如何使晶体管进入该状态。

通过将Vbe升高到某个阈值以上，BJT是否会饱和？我对此表示怀疑，因为据我所知，BJT是电流控制的，而不是电压控制的。

通过允许Ib超过某个阈值，BJT是否会饱和？如果是这样，此阈值是否取决于连接到收集器的“负载”？是否仅仅因为Ib足够高而使晶体管的beta不再是Ic的限制因素而使晶体管饱和？

将足够的电流驱动到基极，使基极-集电极结变为正向偏置。多少电流将取决于晶体管的类型。“饱和”与基极区域中有多少个电荷载流子可以使其进入集电极区域有关。一些将来自基极端子，但是更多的将从发射极区进入基极区。除了一定的基本电流，可以穿越BC结的可用电荷载流子将不会增加。

当基极-发射极和基极-集电极结都被正向偏置时，晶体管进入饱和状态。因此，如果集电极电压降至基极电压以下，而发射极电压低于基极电压，则晶体管处于饱和状态。

考虑这个公共发射极放大器电路。如果集电极电流足够高，则电阻两端的电压降将足够大，以将集电极电压降至基极电压以下。但请注意，集电极电压不能太低，因为基极-集电极结将像正向偏置二极管一样！因此，您将在基极-集电极结上产生一个电压降，但不会是通常的0.7V，而是0.4V。

您如何使它脱离饱和状态？您可以减少晶体管的基极驱动量（降低电压或降低电流），这将随后减小集电极电流，这意味着集电极电阻两端的压降也将减小。这应该增加集电极上的电压，并起到使晶体管不饱和的作用。在“极端”情况下，这是在关闭晶体管时执行的操作。基本驱动器已完全卸下。为零，也为零。因此，也为零，集电极电阻就像一个上拉电阻，使集电极电压达到。 I b V b e I b I c V C $V_{be}$$I_b$$V_{be}$$I_b$$I_c$$V_{CC}$

对您的陈述的后续评论

通过将Vbe升高到某个阈值以上，BJT是否会饱和？我对此表示怀疑，因为据我所知，BJT是电流控制的，而不是电压控制的。

有许多不同的方法来描述晶体管的操作。一种是描述不同端子中电流之间的关系：

等望着那这样，你可以说，集电极电流由基本控制电流。

另一种看待它的方法是描述基极-发射极电压与集电极电流之间的关系，即

以此方式来看，集电极电流由基极电压控制。

这绝对是令人困惑的。很长一段时间让我感到困惑。事实是，您不能真正将基极-发射极电压与基极电流分开，因为它们是相互关联的。因此，两种观点都是正确的。当试图了解特定的电路或晶体管配置时，我发现通常最好只选择最容易分析的模型。

编辑：

通过允许Ib超过某个阈值，BJT是否会饱和？如果是这样，此阈值是否取决于连接到收集器的“负载”？是否仅仅因为Ib足够高而使晶体管的beta不再是Ic的限制因素而使晶体管饱和？

粗体部分基本上是正确的。但是阈值不是特定晶体管固有的。这将不仅取决于晶体管本身，但是，从配置：，，等V C C R C R $I_b$$V_{CC}$$R_C$$R_E$

当Ic不遵循以下线性关系时，BJT晶体管将饱和：

$I_c = HFE * I_b$

因此，我们要做的就是限制Ic达到该值。

$I_b$$I_b$$I_b$$I_c$$R_c$

$R_b$$R_c$$R_b=5K$

$I_b = (5-0.5)/5K ~= 1mA$

$I_c$$1mA * 50 = 50mA$$R_c$$I_c$

如果使用晶体管作为开关，建议在基极和地面之间增加一个电阻（10K）（如果BJT为NPN型，则可以快速切换和防止泄漏）

饱和是指输入增加不会导致输出增加。在BJT中，这是因为输出已达到其最大电流传导。

我设计的方法是确保在导通时，共发射极模式下的开关BJT处于饱和状态。

在BJT的数据表中找到其Ic（max）和hFE（min）。

计算所需的基本电流Ib为5 x Ic（max）/ hFE（min）

5 x是个人的“忽悠因素”，允许额外的基本电流以确保BJT完全进入饱和状态。

这是一个简单的情况：在共发射极模式下，较小的BJT切换为较小的电流（例如<2 A）会为低频率（例如<50 kHz）的负载提供基础电流源。否则，还需要考虑更多的模拟条件，例如将BJT饱和将提供良好的开关性能，或者MOSFET /等。应该改为使用。（不过，这超出了此答案的范围。）

我知道这是一个老问题，但是很多人仍在查看它。

$i_C/i_B$

$h_{fe}$

$V_{BE}$

$V_{CEsat}$

$\beta$$V_{CEsat}$$I_{C}$

Beta很少为0.1是有用或可接受的，但在这种情况下，它是有用的。

$R_{DSon}$

有两种使晶体管进入饱和模式的方法：

1）使用Rc电阻器：我们可以通过假设Vce = 0来计算最大电流（Ic）。Ic（max）= Vcc / Rc

您可以找到相应的基本电流（Ib）= Ic /β。

如果施加的基本电流大于计算的基本电流，则晶体管将处于饱和状态

2）通过使用额定饱和电流（数据表）：您可以施加基本电流，该电流倾向于产生更大的集电极电流，然后在数据表中说明

$h_{FE}$$V_{BEsat}$$V_{CEsat}$$\beta$

$I_{C} \over h_{FE}$

$I_{C}$

要小心，这样才能获得您想要的收益。

当Vcb低于某个值时，NPN BJT将进入饱和模式。Sedra＆Smith的使用值为0.4V，但这取决于设备。

虽然我不知道为什么您会想使用BJT作为开关。MOSFET更适合此任务。