晶体管饱和状态

晶体管的工作状态之一
晶体管的工作状态(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。饱和状态就是晶体管的一种低电压、大电流工作状态(即开态)。对于BJT(双极型晶体管)和对于FET(场效应晶体管),饱和状态的含义大不相同,要特别注意区分开来。

BJT饱和状态

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(基本恒定不变)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,晶体管仍然处于放大状态(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,那么晶体管就进入到饱和状态(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)的一个小范围内.BJT在饱和状态工作时,总是希望该饱和范围越小越好,即要求输出电压——饱和压降越低越好。因为饱和压降直接关系到集电极串联电阻,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,然后在外延层上制作BJT;对于集成电路中的BJT来说,因为所有的电极都需要从芯片表面引出,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,在集成电路芯片中采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.