三种状态详解：了解清楚在什么情况下出现、各自意义不同

晶体管的状态有三种：截止、放大和饱和。下面通过图4-67所示的电路来说明晶体管的三种状态。

1.三种状态下的电流特点

当开关S处于断开状态时，晶体管VT的基极供电切断，无I_b流入，晶体管内部无法导通，I_c无法流入晶体管，晶体管发射极也就没有I_e流出。晶体管无I_b、I_c、I_e电流流过的状态（即I_b、I_c、I_e都为0）称为截止状态。

当开关S闭合后，晶体管VT的基极有I_b流入，晶体管内部导通，I_c从集电极流入晶体管，在内部I_b、I_c汇合后形成I_e从发射极流出。此时调节电位器RP，I_b变化，I_c也会随之变化，例如当RP滑动端下移时，其阻值减小，I_b增大，I_c也增大，两者满足I_c=βI_b的关系。晶体管有I_b、I_c、I_e流过且满足I_c=βI_b的状态称为放大状态。

当开关S处于闭合状态时，如果将电位器RP的阻值不断调小，晶体管VT的基极电流I_b就会不断增大，I_c也随之不断增大，当I_b、I_c增大到一定程度时，I_b再增大，I_c不会随之再增大，而是保持不变，此时I_c<βI_b。晶体管有很大的I_b、I_c、I_e电流流过且满足I_c<βI_b的状态称为饱和状态。

综上所述，当晶体管处于截止状态时，无I_b、I_c、I_e通过；当晶体管处于放大状态时，有I_b、I_c、I_e通过，并且I_b变化时I_c也会变化（即I_b可以控制I_c），晶体管具有放大功能；当晶体管处于饱和状态时，有很大的I_b、I_c、I_e通过，I_b变化时I_c不会变化（即I_b无法控制I_c）。

2.三种状态下PN结的特点和各极电压关系

晶体管内部有集电结和发射结，在不同状态下这两个PN结的特点是不同的。由于PN结的结构与二极管相同，在分析时为了方便，可将晶体管的两个PN结画成二极管的符号。图4-68所示为NPN型和PNP型晶体管的PN结示意图。

图4-67 晶体管的三种状态说明图

图4-68 晶体管的PN结示意图

当晶体管处于不同的状态时，集电结和发射结也有相对应的特点。不论NPN型或PNP型晶体管，在三种状态下的发射结和集电结特点如下：

1）处于放大状态时，发射结正偏导通，集电结反偏。

2）处于饱和状态时，发射结正偏导通，集电结也正偏。

3）处于截止状态时，发射结反偏或正偏但不导通，集电结反偏。

正偏是指PN结的P端电压高于N端电压，正偏导通除了要满足PN结的P端电压大于N端电压外，还要求电压要大于门电压（0.2～0.3V或0.5～0.7V），这样才能让PN结导通。反偏是指PN结的N端电压高于P端电压。

例如在图4-69a所示电路中，NPN型晶体管VT的U_c=4V、U_b=2.5V、U_e=1.8V，其中U_b-U_e=0.7V使发射结正偏导通，U_c>U_b使集电结反偏，该晶体管处于放大状态。

又如在图4-69b所示电路中，NPN型晶体管VT的U_c=4.7V、U_b=5V、U_e=4.3V，U_b-U_e=0.7V使发射结正偏导通，U_b>U_c使集电结正偏，晶体管处于饱和状态。

再如在图4-69c所示电路中，PNP型晶体管VT的U_c=0V、U_b=6V、U_e=6V，U_b-U_e=0V使发射结零偏不导通，U_b>U_c集电结反偏，晶体管处于截止状态。从该电路的电流情况也可以判断出晶体管是截止的，假设VT可以导通，从电源正极输出的I_e经R_e从发射极流入，在内部分成I_b、I_c，I_b从基极流出后就无法继续流动（不能通过RP返回到电源的正极，因为电流只能从高电位往低电位流动），所以VT的I_b实际上是不存在的，无I_b，也就无I_c，故VT处于截止状态。

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图4-69 根据PN结的情况推断晶体管的状态

晶体管三种状态的各种特点见表4-5。

3.三种状态的应用说明

晶体管处于不同状态时可以实现不同的功能。当晶体管处于放大状态时，可以对信号进行放大，当晶体管处于饱和与截止状态时，可以当成电子开关使用。

（1）放大状态的应用

在图4-70a所示电路中，电阻R₁的阻值很大，流进晶体管基极的电流I_b较小，从集电极流入的I_c也不是很大，I_b变化时I_c也会随之变化，故晶体管处于放大状态。

表4-5 晶体管三种状态的特点

图4-70 晶体管放大状态的应用

当闭合开关S后，有I_b通过R₁流入晶体管VT的基极，马上有I_c流入VT的集电极，从VT的发射极流出I_e，晶体管有正常大小的I_b、I_c、I_e流过，处于放大状态。这时如果将一个微弱的交流信号经C₁送到晶体管的基极，晶体管就会对它进行放大，然后从集电极输出幅度大的信号，该信号经C₂送往后级电路。

需要注意的是，当交流信号从基极输入，经晶体管放大后从集电极输出时，晶体管除了对信号放大外，还会对信号进行倒相再从集电极输出。若交流信号从基极输入、从发射极输出时，晶体管对信号会进行放大但不会倒相，如图4-70b所示。

（2）饱和与截止状态的应用

晶体管饱和与截止状态的应用如图4-71所示。

图4-71 晶体管饱和与截止状态的应用

在图4-71a所示电路中，当闭合开关S₁后，有I_b经S₁、R流入晶体管VT的基极，马上有I_c流入VT的集电极，从发射极输出I_e，由于R的阻值很小，故VT基极电压很高，I_b很大，I_c也很大，并且I_c<βI_b，晶体管处于饱和状态。晶体管进入饱和状态后，从集电极流入、发射极流出的电流很大，晶体管集射极之间就相当于一个闭合的开关。

在图4-71b所示电路中，当开关S₁断开后，晶体管基极无电压，基极无I_b流入，集电极无I_c流入，发射极也就没有I_e流出，晶体管处于截止状态。晶体管进入截止状态后，集电极电流无法流入、发射极无电流流出，晶体管集射极之间就相当于一个断开的开关。

晶体管处于饱和与截止状态时，集射极之间分别相当于开关闭合与断开，由于晶体管具有这种性质，故在电路中可以当作电子开关（依靠电压来控制通、断），当晶体管基极加较高的电压时，集射极之间通，当基极不加电压时，集射极之间断。