请教xukun977模拟电子技术问题，三极管的饱和压降为啥是0.3...

发表于 2020-6-9 21:48

Lgz2006 发表于 2020-6-9 20:40
首先，我的电路图没错。有两错，一个是算错，另个是理解领导意思错。
0.3Ⅴ，通常教科书会定义饱和了，就 ...

你的电路对不对，让captzs 来算算就行了。

登录 · 发表于 2020-6-9 21:50

这边书上也是这样说得。
什么原因，估计搞不清楚了。
多谢各位的回复！

发表于 2020-6-9 21:52

叶春勇发表于 2020-6-9 21:38
说实话，基本概念，我也模糊，现在更模糊，没讲清。

就算是给你个人讲吧。
1，楼主设题意说Ⅴce在0.3V时，电流增益不(大)变。我说错。
然后做个电路叫他看看，是不是变。
2，楼主说不会算，没法算。
那我就给他算个数。
3，很多人说我的电路错，楼主也这么说，还夸奖我是个天才。
我主动说我算错了。
4，楼主突然醒了，会算我的电路类型题了。
我笑了。

大体就这样。你还有什么概念不清，一块儿聊聊。

发表于 2020-6-9 21:58

eyuge2 发表于 2020-6-9 21:48
你的电路对不对，让captzs 来算算就行了。

你真搞笑！我的电路没有给定任何功能，何来对与不对之说？！对不对的评价只有我知道是不是图不达吾意，谁能算算出我想焊个几K电阻？你真搞笑。

发表于 2020-6-10 06:58

Lgz2006 发表于 2020-6-9 20:40
首先，我的电路图没错。有两错，一个是算错，另个是理解领导意思错。
0.3Ⅴ，通常教科书会定义饱和了，就 ...

我觉得楼主的问题是：当BC结反偏时基区的电子（以NPN为例）容易进入集电区形成Ic，BC结变零偏和正偏了这些电子就应该不容易（或不能）进入集电区了，Ic就应该减小甚至消失了，为什么现在看Ic仅仅是“不动”（饱和）了呢？

我觉得既然集电极上面顶了个电阻Rc，Rc之上又连接了电源Vcc，那其实就不是什么“集电区在收集基区的电子”，而是Vcc透过Rc在收集那些电子。集电结正偏还是反偏无法左右Vcc收集电子的能力，它就算正偏Vcc一样要把基区的电子拿走，此时三极管只能干瞪眼，Ic就由Rc限制为一个“不动”（饱和）的值了。你这时候还要继续升高Ib，那Ic/Ib就只能下降。集电结反偏就不一样了，三极管可以和Vcc竞争对Ic的控制权了，Vcc升高影响不到Ic，Ic/Ib就是那么多，所谓“你强任你强，清风过山岗”而已。

晶体管有它自己的行为特性，当它与“偏置”电路结合在一起后整体又会呈现出新的行为特性，不是研究物理的人当然是对后者更关注，搞不清前者究竟是怎么个物理过程，很正常。

发表于 2020-6-10 10:14

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 10:26 编辑

chunk 发表于 2020-6-10 06:58
我觉得楼主的问题是：当BC结反偏时基区的电子（以NPN为例）容易进入集电区形成Ic，BC结变零偏和正偏了这 ...

集电极到底考什么收集从射击扩散到基区的电子？
其实是靠BC结间那个耗尽区的电场，BC耗尽区的电场，在正偏约0.4v左右，其耗尽区的势垒电压被克服会，电场失效。直到在这之前，依然会提供收集B区电子的电场。
但是这个电场大小基本影响不了每秒进入耗尽区电子的数量，这个数量是由扩散决定的，只受VBE控制，电场只要维持方向就可以了。即VCB影响不了IC的大小，除非考虑基区宽度调制。
总之，常说的正向放大区集电极反偏，这句话一定程度误导了概念，准确说是集电极维持耗尽区的势垒不消失，提供可以收集飘移电子的电场就行。

发表于 2020-6-10 10:35

本帖最后由 eyuge2 于 2020-6-10 10:37 编辑

rookie21 发表于 2020-6-10 10:14
集电极到底考什么收集从射击扩散到基区的电子？
其实是靠BC结间那个耗尽区的电场，BC耗尽区的电场，在正偏 ...

感谢chunk和rookie21的回复。有点回到正题的感觉。另外请问rookie21，哪里这样的说法，书或者网络，想看看。

发表于 2020-6-10 11:28

这是论坛上一个帖子，感觉回答得挺好。
https://bbs.21ic.com/icview-2966662-1-1.html
首先要弄清饱和是什么意思？（以下默认三极管工作时发射结都是正偏的，非截止）
对NPN型管子来说，饱和就是指单位时间内发射极发送过来的电子太多了，这些电子越过基区，在被集电极收集时供过于求了，集电极在单位时间内收集不完这些电子，只能用它最大的速度去收集，这个最大收集速度就是集电极饱和电流。
对于同一个管子，集电极收集电子的能力取决于集电结的电压Ucb（就是Uc-Ub），
（1）如果Ucb是0或者是负值，那么集电极收集电子的能力就很差，只能靠由电子浓度差形成的扩散来收集，这时基电极输入电流Ib，发射极发过来一堆电子，此时集电极靠电子浓度差单位时间是收集不完电子的，就差出现饱和了。
（2）如果Ucb大于0且是个固定的值，那么集电极具有一定的收集电子能力，这时如果基极电流Ib不是很大，集电极都可以从容应对，不会饱和。但如果Ib很大，那么在这个Ucb作用下的集电极就有可能单位时间收集不完发射极投送到基区的电子而出现饱和，这时候属增大Ucb可以提升集电极收集电子能力，解决饱和问题。饱和状态下，发射结和集电结都是正偏。

登录 · 发表于 2020-6-10 12:02

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 12:17 编辑

eyuge2 发表于 2020-6-10 10:35
感谢chunk和rookie21的回复。有点回到正题的感觉。另外请问rookie21，哪里这样的说法，书或者网络，想看看 ...

我看过的书，拉扎维的 Fundamentals of Microelectronics 2的4.5章节，对饱和简单概括的不错

而且进入饱和后，BC也有注入B区扩散电流别忘了，它的方向会令原来IC剧烈减小
可以看到拉闸为特别强调：进入所谓饱和（打了引号），其实仍然可能是在正向模式active的,虽然一般称其为“软饱和”

登录 · 发表于 2020-6-10 12:36

rookie21 发表于 2020-6-10 12:02
我看过的书，拉扎维的 Fundamentals of Microelectronics 2的4.5章节，对饱和简单概括的不错

看到了，多谢！

登录 · 发表于 2020-6-10 15:59

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 16:49 编辑

rookie21 发表于 2020-6-10 12:02
我看过的书，拉扎维的 Fundamentals of Microelectronics 2的4.5章节，对饱和简单概括的不错

因为楼主已经有sedara那本教材，前面他引用书上那本书我就没贴，那我补充下吧关于IC减少和IB增加sedara那本书其实有啦，不过这书上内容太多没有razavi那本写的简洁

sedera这本书说超过0.4V左右正偏考虑，不过我上学时问老师说0.5V左右考虑这个问题，意思差不太多吧。
顺便请猜下IC减少到0，VCB大概是多少V?

发表于 2020-6-10 16:22

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 16:23 编辑

rookie21 发表于 2020-6-10 12:02
我看过的书，拉扎维的 Fundamentals of Microelectronics 2的4.5章节，对饱和简单概括的不错

感觉现在有些人纯为抬杠而抬杠，不知道有什么好处，惹不起呀

发表于 2020-6-10 16:26

本帖最后由 eyuge2 于 2020-6-10 16:43 编辑

rookie21 发表于 2020-6-10 15:59
我叫你在0.2V考虑了吗，我得罪你了？(⊙﹏⊙)b

“而且进入饱和后，BC也有注入B区扩散电流别忘了，它的方向会令原来IC剧烈减小”
这句话是有点欠妥。英文原文不是这样的。可能为了表达观点，漏了一些东西。

如果集电极电压继续下降，集电极会进一步正偏，产生比较明显的电流（扩散电流）。因此大量的电洞（空穴）必须被补充到基极（基极与集电极有正偏的漂移电流，新增的基极电流），好像β减小。
换而言之，重度饱和导致基极电流急剧上升，因此β快速下降。
For VCE = VBE, the junction sustains a zero voltage difference, but its
depletion region still absorbs most of the electrons injected by the emitter into the base.

发表于 2020-6-10 16:35

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 16:42 编辑

eyuge2 发表于 2020-6-10 16:26
“而且进入饱和后，BC也有注入B区扩散电流别忘了，它的方向会令原来IC剧烈减小”
这句话是有点欠妥。英文 ...

这个我在78楼补充了，RAZAVI说的确实比较简要些。
sedara那本其实有说结论的，不过是根据大信号分析，就是我之前说过的EBERSMOLL方程来的。不过一般应用而言知道razavi那本概括结论也够了。
但这些内容如果前面Pn结特性已经熟悉了，后面也不用每次重复了。

不奇怪 · 发表于 2020-6-10 16:54

rookie21 发表于 2020-6-10 16:35
这个我在78楼补充了，RAZAVI说的确实比较简要些。
sedara那本其实有说结论的，不过是根据大信号分析，就是 ...

哈哈，还是有点不一样。
For VCE = VBE, the junction sustains a zero voltage difference, but its
depletion region still absorbs most of the electrons injected by the emitter into the
base.

这一句以为是暗示如果集电结进一步正偏会导致它吸收电子的能力减小，IC减小。我理解错了？

sedara书是说BC正偏的电流增大，导致净IC减小。基区电洞的浓度很低，扩散电流应该比较小。
能明显的影响IB的电流能理解。影响IC，是不是不够分量啊？

不奇怪 · 发表于 2020-6-10 18:31

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 18:39 编辑

IC减小拉扎维那里没有说，是我补充的，不是翻译他。拉扎维说的是后面那句。
有人可能是年纪太大，老眼昏花呀，提示下吧，78楼那本书IC方程，人家方程里那一个IS，另一个是ISC!! 呵呵，别看成了两个都是IS。愿意思考先可以想想物理意义差别在什么，暂且不说明。

不奇怪 · 发表于 2020-6-10 20:42

本帖最后由 rookie21 于 2020-6-10 22:08 编辑

eyuge2 发表于 2020-6-10 16:54
哈哈，还是有点不一样。
For VCE = VBE, the junction sustains a zero voltage difference, but its
depl ...

无意义抬杠没好处，我也不喜欢推公式，先说下我对物理概念的理解，都已NPN为例:
首先EB结间的横截面积比CB结间小了很多。
然后CB耗尽层的偏压，会影响B区靠近C端位置处的浓度，耗尽区时里或边沿的电子浓度很低可为0。
但是CB结正偏越来强时，C区正偏会扩散电子，会导致B区靠近C极处的电子的浓度比原来升高了。前面讲过正向工作区时IC的大小主要是E扩散到B中电子数或浓度来决定。他们因为B区两端的浓度差扩散进BC间耗尽区被电场收集。现在如果B区靠近C的电子浓度越来越高，那么电子从B区的靠近E端处，往靠近C区处，扩散肯定也会越来越难。因为扩散机制靠的就是浓度梯度。浓度差变小，越难扩散。

eyuge2 · 发表于 2020-6-10 22:13

下面是猜测：

rookie21

提到VCE的值减小，基区少子的浓度在集电结附近是有变化的。之前是零，现在变到平衡浓度以上。
这个少子的变化浓度的变化可能是
1 集电结正偏，从C扩散了一些电子到了B。
2 从E扩散到B的电子没有被集电结及时扫到E。

2 可能是主因。

发表于 2020-6-10 22:36

rookie21 发表于 2020-6-10 15:59
因为楼主已经有sedara那本教材，前面他引用书上那本书我就没贴，那我补充下吧关于IC减少和IB增加sedara那 ...

@rookie21:您好！我一直用Ic=(E-Vce)/Rc计算，下午看了你贴出的公式，以为错了。晚上推了一下，大致是正确，就是c结导通电流Idc=IscExp(Vbc/Vt)要加修正项。三极管的c、e结压降，如果要考虑饱和漏电流Isc和Ise这两个参数，就很复杂，按照我的推导，须十几个不同的算法。所以，在定量分析时，设定Isc和Ise接近或等于Is，就简单。计算和仿真就不贴出，免得烦人。

登录 · 发表于 2020-6-11 08:38

captzs 发表于 2020-6-10 22:36
@rookie21:您好！我一直用Ic=(E-Vce)/Rc计算，下午看了你贴出的公式，以为错了。晚上推了一下，大致是正 ...

是的，sedra那本书第六版以后好像都省略了指数外的那个 -1 项，回家看了下第五版时都没有省略如下图，可能是为了教学简单作者偷懒了

。第五版记得有中文版PDF下载，不过清晰度差点……
这个方程主要就用于学习半导体特性用，还有仿真程序，很多仿真软件本身就用到了基于这个方程的模型或着其更复杂的演变版本，他可以绘制如IC-VCE等特征曲线，以及计算关键点位置等。
一般的应用工程师不常用到。
PS:顺便吐槽sedra微电子电路这书，昨天翻了下第五版发现旧版比新版基本概念部分阐述更细致，新版内容广度貌似增加了，但基础内容讲的没以前老版详细有些简化省略。

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