电晶体饱和状态 _生活百科

电晶体饱和状态【电晶体饱和状态】电晶体的工作状态（或工作模式）有放大状态、截止状态、饱和状态和反向放大状态四种。饱和状态就是电晶体的一种低电压、大电流工作状态（即开态）.对于BJT（双极型电晶体）和对于FET（场效应电晶体）,饱和状态的含义大不相同，要特别注意区分开来。
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(基本恆定不变)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,相应于开关的开态.在BJT的发射极正偏、集电结0偏时，电晶体仍然处于放大状态（输出电流正比于输入电流），但是输出电流已经达到了最大；这时只要集电结电压稍微增大一点而正偏的话，那幺电晶体就进入到饱和状态（输出电流与输入电流无关，而由外电路参量决定）。所以把这种发射极正偏、集电结0偏的状态特称为临界饱和状态。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)的一个小範围内.BJT在饱和状态工作时,总是希望该饱和範围越小越好,即要求输出电压——饱和压降越低越好.因为饱和压降直接关係到集电极串联电阻,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,然后在外延层上製作BJT;对于积体电路中的BJT来说,因为所有的电极都需要从晶片表面引出,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,在积体电路晶片中採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.对于FET（包括JFET和MOSFET等）因为FET是电压驱动的器件,则其饱和状态就是指电压较大、而电流饱和(基本恆定不变)的一种工作模式.对于增强型n-FET，在栅电压为0时不存在沟道，只有正的栅极电压大于阈值电压Vt时才出现沟道(故这时的阈值电压也称为“开启电压”)；当“源漏电压Vds≥栅源电压Vgs减去开启电压Vt”时，沟道即在靠近漏极处被夹断，电晶体就进入饱和工作状态。饱和状态的输出电流基本上由未被夹断的沟道部分的电阻来决定。在不考虑沟道长度调製效应时,则输出电流与源-漏电压无关,即输出电流饱和;但是此饱和的输出电流要受到栅极电压控制(饱和时的栅极跨导最大) 。在输出伏安特性曲线上,饱和状态即是处在电流饱和的区域(即特性曲线是水平的区域)；实际上,FET的饱和状态也就是常常採用的一种放大工作的状态(这与BJT的工作状态名称不同)，因为FET在饱和状态时的跨导最大。对于耗尽型n-MOSFET，在栅电压为0时即存在电子导电的沟道，就是线性导通状态；只有加上一定的栅极电压（负电压）后才能使沟道消失（整个沟道夹断），这时的栅电压称为”夹断电压”Vp，也就是耗尽型FET的阈值电压，当“源漏电压Vds≥夹断电压Vp减去栅源电压Vgs”时，沟道即在靠近漏极处被夹断，电晶体就进入饱和导通状态，输出电流最大、并饱和，同时跨导也最高——放大工作区。值得注意，FET在饱和状态时沟道的夹断与没有沟道是两回事。沟道在漏端被夹断后，并不是不能导电，因为夹断区实际上就是一个存在电场的耗尽区，只要载流子（多数载流子）一到达耗尽区边缘，就立即被电场扫到集电极而输出电流。所以，沟道在一端被夹断后的导电性能将更好（导电性决定于未被夹断的部分沟道），这与完全没有沟道的截止状态完全不同。对于JFET，其线性导通和饱和导通的情况与MOSFET的相同。总之，饱和状态对于BJT是导通（“开”态）工作模式，而对于FET是放大工作模式（沟道未夹断的线性区才是其“开”态）。