饱和状态的概念

核心提示一在电子科学技术中,饱和状态是指晶体管的一种低电压、大电流工作状态(即开态).晶体管的工作状态(或工作模式)包括有放大状态、截止状态、饱和状态和反向放大状态四种.对于bjt(双极型晶体管)和对于fet(场效应晶体管),饱和状态的含义大不相同

一在电子科学技术中,饱和状态是指晶体管的一种低电压、大电流工作状态(即开态).晶体管的工作状态(或工作模式)包括有放大状态、截止状态、饱和状态和反向放大状态四种.对于bjt(双极型晶体管)和对于fet(场效应晶体管),饱和状态的含义大不相同,要特别注意区分开来.

(1)对于bjt:

因为bjt是电流驱动的器件,则其饱和状态就是指电流较大、而电压饱和(基本恒定不变)的一种工作模式.bjt在饱和状态工作时,发射结和集电结都处于正偏,则导电很好、电流较大,这时输出的集电极电流ic只决定于外电路的参量(ic=vcc/rl,式中的vcc是电源电压,rl是负载电阻),而与输入电流无关(即这时已离开了放大状态);该状态是输出电流大、输出电压低的工作模式,故相应于开关的开态.

在bjt的输出伏安特性曲线上,饱和状态即是处在紧靠纵轴(电流轴)的一个小范围内.bjt在饱和状态工作时,总是希望该饱和范围越小越好,即要求输出电压——饱和压降越低越好.因为饱和压降直接关系到集电极串联电阻,故为了降低饱和压降,就需要提高集电区掺杂浓度;但为了提高提高击穿电压,又需要减小集电区掺杂浓度,这是一个矛盾.为解决此矛盾,就发展出了外延片的技术,即是在低阻衬底上生长一层薄的较高电阻率的外延层,然后在外延层上制作bjt;对于集成电路中的bjt来说,因为所有的电极都需要从芯片表面引出,因此在外延的基础上,还需要通过在器件有源区下面加设低阻埋层来减小集电极串联电阻.总之,在集成电路芯片中采用外延层和埋层的目的,都是为了在保持较高击穿电压的条件下来减小集电极串联电阻、以降低饱和压降.

数字电路一般指集成数字电路,输出结构见上图,上、下管子的状态始终相反,输出高电平时,上管导通,下管截止;输出低电平时,下管导通,上管截止。管子的输出电流有限,当负载过重时,导通的管子就脱离饱和状态,输出高电平下降,输出低电平上升,这就是过载了。

偶尔也有用三极管做数字电路,发射结偏置电压为0或者负偏置,就是截止了;集电结电压0偏置或者正偏置,就是饱和了。

 
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