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三极管工作状态

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bobery
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  • 2011-12-16 10:21:33
10问答币
各位前辈,在书上看到个做LED橱柜灯的电路如下,用SABER进行了仿真.前面的VCC直接是接适配器的24V.我按照24V仿真时三极管工作在饱和状态,考虑到适配器的电压输出可能为23.5V-24.5V,我用23.5V仿真时三极管工作在饱和状态 24.5V仿真时三极管工作在放大状态;2种状态Ic的电流值即LED电流值没有变化;
请问这种电路工作在2种状态是否需要改进?有什么影响吗?请高人指点!以下是仿真波形

一.稳压管3.0V
(1) 输入电压为23.5V 仿真结果如下i(b),i(c),i(e),Vb,Vc,Ve

Vb=3.0V Vc=2.49 Ve=2.22 Ube=0.78 Uce=0.27 Ic=18.4mA Ube Uce 饱和状态
2输入电压为24V 仿真结果如下i(b),i(c),i(e),Vb,Vc,Ve

Vb=3.0V Vc=2.99 Ve=2.22 Ube=0.78 Uce=0.77 Ic=18.5mA Ube Uce 饱和状态
3)输入电压为24.5V 仿真结果如下i(b),i(c),i(e),Vb,Vc,Ve

Vb=3.0V Vc=3.49 Ve=2.22 Ube=0.78 Uce=1.27 Ic=18.4mA Ube Uce 放大状态


以上,请前辈也看分析是否正确,请指教

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三极管的放大是:Vb>Vc,Vb>Ve也就是集电结与发射结均正偏。 三极管的饱和是:Vc>Vb>Ve也就是集电结反偏,发射结正偏。
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星宇
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  • 2011-12-16 14:44:53
 
三极管的放大是:Vb>Vc,Vb>Ve也就是集电结与发射结均正偏。
三极管的饱和是:Vc>Vb>Ve也就是集电结反偏,发射结正偏。
blueskyy
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  • 2011-12-16 14:50:31
 
那么MOS管呢?
星宇
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  • 2011-12-16 14:53:09
 
这些都是书上基础
blueskyy
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  • 2011-12-16 15:10:37
 
三极管的倒是记忆牢固。
Mos管通常用成开关状态。放大状态的一点印象都没有了~
蒋江黔
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  • 2011-12-16 17:51:36
 
MOS的放大状态是恒流区,即俗称的饱和区。在这个区域,Id很大程度上不受Ud变化的影响,只受Ug影响
terence
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  • 2013-10-4 12:04:41
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MOS管也差不太多。我就是灌灌水。
led公子
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  • 2013-10-7 08:56:45
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MOS选用的时候尽量要比合适的大一点
bobery
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高级工程师
  • 2011-12-16 15:02:18
 
恩谢谢,我按照饱和临界条件Ube=UCe来判定了,在看看基础知识,谢谢指教
名驹
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  • 2011-12-16 15:36:32
 
大哥啊你这不是说反了吗
blueskyy
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  • 2011-12-16 15:39:31
 
饱和区和放大区,教科书上都说法不统一,晕  ~
fandy
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  • 2011-12-16 15:46:30
 
这貌似不可能吧,就共射电路而言,电势上,Vb>Ve,Vc>Vb工作在放大区是肯定的。
blueskyy
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  • 2011-12-16 15:48:50
 
有的书将电流平坦的那一部分叫:饱和区 ;有的叫:放大区 ~
星宇斑竹或许并没有说错 ~
fandy
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  • 2011-12-16 16:05:21
 
Vbe=0.7V,深度饱和时,Vce=0.3V,Vc如何去>Ve =。=
另外,MOS管没放大区说法,但有个可变电阻区,
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:10:08
 
我说的是饱和区和放大区的定义 !!
电流曲线上升到拐点,这段区间:有的书说是饱和区,有的书说成:放大区。
你知道星宇斑竹说的“饱和”指的是那一段??
blueskyy
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总工程师
  • 2011-12-16 16:12:53
 
请教,可变电阻区的条件是??
名驹
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  • 2011-12-16 16:16:28
 
MOS管工作即饱和状态
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:25:42
 
统一 一下:
电流上升段:定义饱和区
电流平坦段:定义放大区
MOS工作在放大区的条件是什么?Vd ,Vg ,Vs 三者的关系如何?
blueskyy
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总工程师
  • 2011-12-16 19:29:14
 
自问自答一下:
饱和区:vg >vth , vd<vg-vth
放大区:vg >vth , vd>vg-vth
截止区:vg <vth ,
blueskyy
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  • 2011-12-16 19:33:37
 
为了记忆,上述 隐含 Vs=0 。
blueskyy
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总工程师
  • 2011-12-16 19:53:21
 
忽略Vth(类似三极管忽略be死区)
N-MOS NPN
饱和区:vgs >0 , vdg<0 ; vbe>0 , vcb<0
放大区:vgs>0 , vdg>0 ; vbe>0 , vcb>0
截止区:vgs< 0 , ; Vbe<0
两者是不是一样的 ?好记忆吧 ~
blueskyy
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  • 2011-12-17 18:51:11
 
蒋工,33楼的说法有问题吗?请帮指点指点 。谢谢 ~
鸟鸟
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  • 2011-12-21 15:39:21
 
zkybuaa
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  • 2011-12-16 16:23:56
 
三极管三个区间:截止区 放大区 饱和区
MOS管对应的三个区间:截止区 恒流区 可变电阻区
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:33:06
 
其实,MOS 可变电阻区,应该对应的是Ids电流平坦的这段。
想想Ids为什么能平坦?
wxx
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初级工程师
  • 2011-12-20 11:18:24
 
blueskyy兄,恒流区(饱和区、放大区)是对应的Ids电流平坦的这段吧,请指教
blueskyy
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总工程师
  • 2011-12-20 11:25:20
 
撇开书本定义,认识本质:
恒流区就是Ids电流平坦的这段 ,也是放大区 ,可变电阻区 (想想Ids为什么能保持平坦?)
wxx
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  • 2011-12-21 13:33:50
 
可变电阻区Ids是上升段,恒流区Ids电流平坦,为什么平坦,总是理解不了本质,大师讲一下
fandy
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  • 2011-12-22 10:16:33
 
我来说下我的理解吧。
恒流区是由于出现了耗尽层,而一定大小的耗尽层的能够扫的载流子是基本不变的,SO,电流也就基本不变了
wxx
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  • 2011-12-22 17:24:43
  • 倒数10
 
,那这个耗尽层是什么时候出现的呢
fandy
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  • 2011-12-23 09:06:20
  • 倒数9
 
VGS-VDS=Vth 预夹断
wxx
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  • 2011-12-20 11:23:22
 
当Vds增加到一定程度时,增加的部分主要落在夹断区,落在导电沟道上的电压则基本不变,所以,Vds上升,Ids趋于饱和,特性曲线的斜率趋于0,进入饱和区。
(此时的Ids是平坦的)
fandy
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  • 2011-12-16 16:25:27
 
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:31:22
 
怎么老是改呢?并且动作太快 ~ 呵呵
fandy
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  • 2011-12-16 16:40:05
 
呃,主要是因为,我可变电阻区用的也不熟,只用过几次,是用来做带散热器的负载用,水泥电阻占的空间伤不起啊。而我用的比较简单,只是用反馈控制G极电压,刚才想回,但想想怕不确定,误导人家,所以又删了,刚才特意去查了下MOS管可变电阻区条件是0<VDS<VGS-夹断电压
呃,貌似看DATASHEET还没注意到有夹断电压这一参数。回头再找找
名驹
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  • 2011-12-16 16:07:01
 
这怎么可能呢?我学了这么长时间的弱电,要想让三极管工作在放大状态必须满足的条件是:VBVE即发射极正偏集电极反偏。饱和是:VB>VC,VB>VE即都是正偏。以上是对于NPN型三极管
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:11:02
 
就是有这样的事情 ~
哈哈
zkybuaa
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  • 2011-12-16 16:16:42
 
楼主选择的最佳答案,确实选错了。呵呵
bobery
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高级工程师
  • 2011-12-16 16:32:49
 
是的我仔细看了下选择错了,我上面的分析没错吧,这个电路怎么 改善下,出出主意呵呵
fandy
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助理工程师
  • 2011-12-16 16:47:55
 
呃,恒流电路啊,需要改动么,这个好像要看电路工作时器件的实际情况,如果LED不够亮,当然可以调整下e极电阻,但要考虑工作电压变动,三极管进入放大区后,管子散热问题啊,放大区功耗很大啊,伤不起。综合平衡过程。
星宇
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  • 2011-12-16 17:30:44
 
我的答案是针对楼主的图,共发射极电路而言!MOS管同三极管一样也有三种工作状态,饱和,截止,可变电阻区,可变电阻区一般很少用到,我曾经在2V的电池放电仪中用过!
蒋江黔
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  • 2011-12-16 17:46:34
 
一摸就死管在开关电源里头,可变电阻区是最常用的,不常用而且我们一直想避免的,是饱和区。
星宇
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  • 2011-12-16 21:02:31
 
那你倒是说说,你在哪些地方用的是可变电阻区呢?洗耳恭听!
蒋江黔
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  • 2011-12-17 00:10:05
 
MOS的可变电阻区, Rds呈现一个基本上由Ug与温度决定的阻值.
开关电源中的MOS, 稳态过程我们希望G极只有高低两种电平, 确定开关的ON与OFF, 我们知道这个高电平需要远大于Vth(开启电压), 而小于Vgs(最大栅源耐压), 开关的过渡区是MOS的恒流区, 即饱和区. 也就是说, 大家所谓的MOS“导通”, 就是指MOS工作于可变电阻区了
蒋江黔
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  • 2011-12-17 00:11:04
 
米勒平台,可认为是MOSFET处于恒流区
星宇
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  • 2011-12-17 08:58:43
 
哥们,你把你家的开关电源的MOS管工作到可变电阻区给我们看一下!MOS管是电压型的,MOS管工作在可变阻区时内阻是受栅极所加电压大小控制的,就像三极管工作在放大状态一样,集电极电流受基极电流控制一样!而工作开关状态是受脉冲宽或频率控制!
蒋江黔
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  • 2011-12-17 10:41:41
 
不是我家的,全世界的MOSFET都一样。十几年前我啃了半年大学课程就弄懂了,怪只怪你没好好啃书
提示动手试验:MOSFET的栅极和漏极分别加一个可调电压的电源,注意漏极要串个限流电阻。你把Vg从零调高,在Id未建立之前,这是在截止区;当Vg快接近手册上的Vth时,Id达到几百uA,这就是进入恒流区了,这时你去调漏极的电压,但要保持不要太低(原因下面会说),会发现Id基本上不会变,说明Id只受Vg与跨导之积决定(温度会影响,不要用手去摸摸死管,哈一口气都会变,哈哈)。
但是,如果你把漏极电压调的很小,那么会发现Id会变小,这就是可变电阻区了,不同的Vg下面,可变电阻区需要的漏极电压不同。当Vg比较高了,比如说七八伏,那么MOSFET受SOA限制,就只能稳定工作在可变电阻区了
星宇
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  • 2011-12-17 11:15:03
 
不错,还啃出这个来了,要是再啃几年就惨了。。。。。。。。。。。。
蒋江黔
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  • 2011-12-17 11:51:41
 
多啃不会错,我现在每天至少啃几十个PDF,技术人三天不学习都会落后
蒋江黔
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  • 2011-12-17 12:00:13
 

虚线左边便是可变电阻区,在5V的Vg下,可变电阻区的临界点是漏源电压=1.25V左右,对应电流约百A,这是什么概验?如果没有风扇的话,这需要门板那么大的散热器,当然了,不会是房子的门板,但至少是橱柜的门板。
在Vds小于1.25V以下,就是我们开关电源中MOS的导通区,我们把Vg加的更高,Ron就更小了,明白?
星宇
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  • 2011-12-17 15:15:54
 
。。。。。你就慢慢继续啃吧!
蒋江黔
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  • 2011-12-17 15:47:09
 
油多不坏菜
YTDFWANGWEI
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  • 2011-12-19 15:35:18
 
蒋工说的是对的,虽然还没完全搞清楚。
星宇
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  • 2011-12-19 15:41:56
 
王工,你做的开关电源也是工作在可变电阻区的?那我要好好跟你学习下,哪天有空啊?给我讲讲吧!
YTDFWANGWEI
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  • 2011-12-19 16:40:57
 
那你告诉我你的开关电源MOS管工作在哪个区?
lehom
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  • 2011-12-20 13:32:47
 
开关电源用mosfet是将其工作在开关特性,,mosfet工作在可变电阻区,即恒流了吧,,vg较高,mosfet工作在开,和关的状态。。
fandy
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助理工程师
  • 2011-12-19 15:58:35
 
呃,这点是星版对哦,最简单的,有几个人的开关电源G极电阻敢取几K级的,估计敢取,管子就敢爆给你看。
YTDFWANGWEI
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  • 2011-12-19 16:41:59
 
你说的栅极取几K根蒋工说的可变电阻区有什么关系?我觉得你倒是需要理解一下MOS管从关断到开通到底需要经过几个阶段。
fandy
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助理工程师
  • 2011-12-19 16:59:32
 
=.=,栅极电阻取大了,开通波形太慢,沟道形成全通过程太长,也就是说你在可变电阻区待的时间太长,损耗会很大。开关电源工作在可变电阻区,那还要分开关功放和线性功放做啥。。。
得不解释了。
YTDFWANGWEI
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  • 2011-12-19 17:02:17
 
呵呵,你看看可变电阻区的转折点,你说的损耗增大实在可变电阻区产生的吗?
yw7986
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  • 2011-12-17 19:01:18
 
这个可变电阻区的特性用途很广,用得比较多的地方是同时调频和调幅上面!
蒋江黔
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  • 2011-12-17 22:25:44
 
兄台是高手呐, 俺早年(N>12)在FRS对讲机上折腾过这些应用
fandy
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  • 2011-12-19 10:34:50
 
你完全搞错了,还是重新去看看模拟电子技术吧,推荐你看清华童诗白的那本。
大家也不要纠结什么区什么区了,有些书误导人,直接看本质。
对于MOS管来说,可变电阻状态,就是沟道由不通(截止态)到全通(饱和态)时的中间过程(可变电阻态),当G极电压使得沟道完全导通后,Rds基本认为不会改变,只受温度影响,这个数值和半通、微通时候的值差几个数量级,极限情况下,截止态可以认为电阻最大的时候,你自己算算漏电流。
开关电源不能在可变电阻态,那是功放玩的状态,实在不明白的话,可以去玩玩大功放,那散热器。。。。
对于三极管来说,则是空穴啊,多子,少子什么的逐渐饱和的过程,也就是说你Ib电流再大,俺也消受不起了,运输能力就这么大了。
蒋江黔
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  • 2011-12-19 16:55:11
 
我看的多了,开关电源的MOS,与功放的MOS,都处于可变电阻区。

只不过作为开关用的话,工作点要尽量的靠近Y轴,那个地方的Rds最小,怎么得到?尽量的加Vg,在保证不击穿的情况下,一般有8V以上效果都很不错了。

作为线性放大,那么工作点差不多就在那个虚线附近,工作点就在那个线上移
蒋江黔
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  • 2011-12-19 17:03:27
 
全通是饱和态?你就不要提童诗白的书了,童老泉下有知会比较郁闷的
从你说的这些话,我觉得三极管你是了解多一点,然后就拿来套在MOSFET上。
对比:
状态 三极管 MOS管
截止区 截止区 截止区
线性区 放大区 饱和区
导通区 饱和区 可变电阻区
YTDFWANGWEI
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  • 2011-12-19 17:19:32
 
这个不知道是不是可以说明,我们的MOS管都是工作在可变电阻区?
蒋江黔
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  • 2011-12-19 17:30:16
 
在我贴的图片中,那条所谓的可变电阻区与饱和区,是没有一个固定的分界的,只是一个大概的范围,跟富与穷的模糊关系一样。
蒋江黔
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  • 2011-12-19 17:32:06
 
饱和区的定义,是Id不随Uds变化,但实际上这是不可能的,只不过我们把能够接受的那一部份就叫饱和区了
fandy
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  • 2011-12-19 21:14:43
 
楼上正解。
呃,我搞错了,全通态应该是可变电阻态。多年前就理解错了,以为夹断过程电阻是变化的,归到可变电阻态了,其实应该是饱和态。
不理解的,参看:
http://wenku.baidu.com/view/dd94d7d2240c844769eaeef6.html
http://www.hqew.com/tech/news/188259.html
米勒过程其实可以理解成栅极和衬底在沟道形成过程中,平板电容面积增大,即电容增大的过程。这时候,Vds是个下降过程,ID基本不变。预夹断稍过,可以认为是基本导通了,但Rds较大。
损耗有可变电阻区和饱和区,最大在饱和区
放大工作在饱和区,其工作负载线是在上图中加条反斜线,工作点在反斜线上移动。
现在看来,MOS的条件和三极管比较类似了。
呃。。。今天赚了,纠正了一个多年的错误理解。多谢
blueskyy
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  • 2011-12-19 21:33:22
 
那么33楼,正确么?
zkybuaa
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  • 2011-12-20 11:04:31
 
开关电源中的MOS,就是工作在截止区和可变电阻区。
也就是输出特性曲线,最靠近Y轴和X轴的那两个区。
蒋工的观点是正确的。
好多教材,包括童诗白的书,都是那么定义的。
对于为什么这么定义,没什么好纠结的。
要是觉得这种定义不合理,可以打电话给编书的问问为什么这么定义。
terence
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  • 2013-9-29 23:21:16
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斑竹大人所言极是。
blueskyy
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  • 2011-12-16 16:51:38
 
蒋江黔
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  • 2011-12-16 17:42:57
 
弄错了吧,正确答案是:
三极管的放大区,是指Vc>Vb>Ve也就是集电结反偏,发射结正偏。
三极管的饱和是:Vb>Vc,Vb>Ve也就是集电结与发射结均正偏。
lehom
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  • 2011-12-19 09:15:07
 
三极管的放大状态的条件:Vc>Vb>Ve也就是集电结反偏,发射结正偏。。
饱和状态至不过是当Ib过大时,Vce不再变化,导致三极管不再具有放大的作用,三极管此刻饱和,VCE此刻最小!
wxx
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  • 2011-12-19 16:00:04
 
打错了吧,放大才是Vc>Vb>Ve,集电结反偏,发射结正偏。饱和是Vb>Vc,Vb>Ve,集电结与发射结均正偏。
yoshiki
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  • 2011-12-20 14:02:28
 
NPN管应该是发射结正偏,集电结反偏才处于放大状态吧!
employee
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两种状态搞反了吧。
fandy
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  • 2011-12-16 15:27:53
 
发射结正偏、集电结反偏,三极管处于放大状态;Vbe>0,Vbc<0
发射结正偏、集电结正偏,三极管处于饱和状态;Vbe>0,Vbc>=0
led公子
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开关状态有点不对呀
bridgnsl
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  • 2013-10-1 13:42:20
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看来你的LED压降比3V小点。
为了三极管工作在放大状态,Vce大于0.7V为好,3*7=21V,21+3=24V,基本就是饱和和放大的临界状态。
huanggzhou
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受益了
yinzhihong20
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