三极管应用（功耗/饱和条件）

三极管功耗的计算：

三极管的工作状态一般分为截止区、放大区和饱和区，日常应用中需要评估三极管的发热情况，如图1所示，是一个典型的三极管应用示意图，此时需要计算三极管的耗散功耗，本文将结合长晶科技的三极管2SD1802，介绍如何正确计算三极管的耗散功耗。

 

 

三极管的发热主要是由于耗散功耗导致，其耗散功耗PD=Ic*Uce+Ib*Ube，其中Ib*Ube很小，可以忽略不计；而Ic*Uce需要考虑三极管的工作区域，放大区和饱和区，以长晶科技的三极管2SD1802为例：

但三极管处于放大区时，基极电流影响Ic，根据原理图，Ib=5V/2KΩ=2.5mA左右，根据规格书的输出特性曲线图，如图2所示，三极管处于放大区域，且Ic在0.4A左右，电阻压降为3.75Ω*0.4A=1.5V，因此三极管压降在5-1.5=3.5V，此时三极管的耗散功耗PD=3.5V*0.4A=1.4W；

 

 

 

 

假如三极管处于饱和区时，Ib=100mA时，2SD1802的饱和压降Vce(sat)为0.5V，那么计算Ic=（5V-0.5V）/3.75Ω=1.2A，此时三极管的饱和压降在0.5V，因此此时的耗散功耗PD=1.2A*0.5V=0.6W；

由上述计算可以看出，正确的计算三极管的耗散功耗，首先需要判断出三极管所处于的工作区域，再根据实际的电路计算出三极管CE两端压降和流过的电流，最终得出三极管的耗散功耗。

三极管饱和条件：

 

 

 看上图：假设三极管基极电流为1ma，三极管直流放大倍数为50，这样三极管的集电极电流就有50ma。此时如果负载为100R，负载两端的电压为5V，另外5V加在三极管上，这时三极管处于放大

状态。如果负载取300R，假设三极管处于放大状态。那么集电极电流为50ma，Uc=0.05*300=15V>10,显然不符合三极管的放大状态，此时集电极电流Ic=10/300=0.033a。就是说此时基极电流增大已经不能影响集电极的电流。10V的电压基本上加载了负载上面，三极管的电压很小，电路处于饱和状态。

总结：电路是否处于放大还是饱和。由输入电
流，三极管放大倍数，负载阻抗，和电源电压共同决定。简单点说：只要三极管可以提供的电流（这时是50MA）大于负载提供的电流（RL 取300 时，是33MA），三极管就饱和了。三极管饱和有什么用？三极管饱和后CE 电压极低，功率P＝I * U 电压越低，当然功耗越小了，用来当作电子开关，比如控制继电器等。
继电器驱动计算：

 

 该图是一个继电器的驱动电路，继电器驱动电压Ur=12V，驱动电流Ir=44ma，线圈电阻Rr=270R。这些参数都是可以从数据手册中取得，驱动继电器，三极管主要工作在截至区和饱和区，上图，需要继电器动作，就需要三极管处于饱和状态，三极管我们以S8050为列，三极管处于饱和状态是，Uce=0.6V，Ube=1.2V，此时集电极电流Ic=（12-0.6）/270R=0.0422a。如果需要三极管处于饱和状态，基极Ib的电流就必须要大于250ua，由于这些值都处于临界值，随意计算是我们需要保持有一定的余量。此时基极电流Ib=（5-1.2）/2000=1.9ma，远大与基极需要的饱和电流，所以此时三极管处于饱和状态。电阻R3主要是稳定三极管的工作状态，防止三极管误导通。