三极管的截止区、放大区、饱和区的判断方法

今天说的主题是：三极管的截止区、放大区、饱和区的判断。
我为什么选择这个话题呢?原因是我在工作中发现，有些同学在使用三极管来设计电路时，分不清设计电路中的三极管是工作在截止区、放大区、饱和区。
我们知道，三极管有电流放大作用，电流放大作用是运用了三极管的放大区，饱和区和截至区都没有电流放大作用，如果我们设计的电路本来是要实现三极管的电流放大作用，但外围电路参数设定不合理让三极管工作在饱和区或者截至区，因此这样的电路就不能实现电流放大作用。我们应该通过什么方法去判断自己设计的三极管电路工作在什么状态是很有必要的。
1、实验准备
为了方便给大家讲解三极管的三个工作区的判断，我将通过图1这个电路用来分析：图中，u1电压表测试的是集电极的电压vc，电压表u2测试的基集电压vbe，我们就是通过这两个电压来判断三极管的工作区的，直流电源v1是起到给基集加工作电压的作用。
图 1三极管工作区判断演示电路
2 实验过程
2.1截至区实验过程
①　把直流电源v1初始值设置为0v时，仿真数据如图2所示，此时u2的读数为0v，u1的读数为11.999v，这和12v没有区别，换句话说流过电阻1000ω的电流几乎为零，三极管没有开启动作，故三极管工作在截至区，此时：基集电压vbe远远小于0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 2 v1为0v时的仿真结果
②　把直流电源v1初始值设置为0.3v时，仿真数据如图3所示，此时u2的读数为0.3v，u1的读数为11.999v，这和12v没有区别，换句话说流过电阻1000ω的电流几乎为零，三极管没有开启动作，故三极管工作在截至区，此时：基集电压vbe远远小于0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 3 v1为0.3v时的仿真结果
③　把直流电源v1初始值设置为0.55v时，仿真数据如图4所示，此时u2的读数为0.55v，u1的读数为11.816v，这和12v也没有太大区别，但是比之前流过电阻1000ω的电流变大了点，三极管处于微导通的状态，虽然工作起来了一点，但是作用微小，故三极管还是工作在截至区，此时：基集电压远远小于0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 4 v1为0.55v时的仿真结果
2.2 放大实验过程
①　把直流电源v1初始值设置为0.58v时，仿真数据如图5所示，此时u2的读数为0.58v，u1的读数为11.445v，此时流过电阻1000ω的电流开始变大，三极管开启状态变大，故三极管工作开始由截至区进入了放大区，此时：基集电压vbe较为接近0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 5 v1为0.58v时的仿真结果
②　把直流电源v1初始值设置为0.63v时，仿真数据如图6所示，此时u2的读数为0.63v，u1的读数为8.574v，此时流过电阻1000ω的电流开始变大，三极管开启状态变大，故三极管完全进入了放大区，此时：基集电压vbe较为接近0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 6 v1为0.63v时的仿真结果
③　把直流电源v1初始值设置为0.66v时，仿真数据如图6所示，此时u2的读数为0.66v，u1的读数为2.324v，此时流过电阻1000ω的电流开始变大，三极管开启状态变大，故三极管进入了深度放大区，此时：基集电压vbe较为接近0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
图 7 v1为0.66v时的仿真结果
2.3 饱和区实验过程
①　把直流电源v1初始值设置为0.67v时，仿真数据如图5所示，此时u2的读数为0.67v，u1的读数为0.093v，此时流过电阻1000ω的电流很大，三极管开启状态进一步变大，故三极管工作开始由放大区进入了饱和区，此时：基集电压vbe接近0.7v，并且基集电压vbe大于集电极电压vc;
图 8 v1为0.67v时的仿真结果
②　把直流电源v1初始值设置为0.68v时，仿真数据如图8所示，此时u2的读数为0.67v，u1的读数为0.055v，此时流过电阻1000ω的电流很大，三极管开启状态进一步变大，三极管完全进入了饱和区，此时：基集电压vbe接近0.7v，并且基集电压vbe大于集电极电压vc;
图 9 v1为0.68v时的仿真结果
③　把直流电源v1初始值设置为0.7v时，仿真数据如图8所示，此时u2的读数为0.7v，u1的读数为0.03v，此时流过电阻1000ω的电流很大，三极管开启状态进一步变大，三极管完全进入了深度饱和区，此时：基集电压vbe为0.7v，并且基集电压vbe大于集电极电压vc;
图 10 v1为0.7v时的仿真结果
3 实验结论
通过上述的实验，我们可以总结出三极管三个工作区的判定法则：
ø 截至区时，基集电压vbe远远小于0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
ø 放大区时，基集电压vbe较为接近0.7v，并且基集电压vbe小于集电极电压vc;
ø 饱和区时，基集电压vbe接近0.7v或者为0.7v，并且基集电压vbe大于集电极电压vc;