晶体管饱和状态

一. 在电子科学技术中，饱和状态是指晶体管的一种低电压、大电流工作状态(即开态).晶体管的工作状态(或工作模式)包括有放大状态、截止状态、饱和状态和反向放大状态四种.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.

　　(1)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,故相应于开关的开态.

　　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.

　　(2)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(基本恒定不变)的一种工作模式.FET在饱和状态工作时,栅极电压大于阈值电压(对于增强型FET),存在有沟道,但是沟道在靠近漏极处是夹断了的(这时,源漏电压Vds≥栅源电压Vgs-阈值电压Vt),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制效应时,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的饱和状态也就是其放大工作的状态(这与BJT不同).

　　二.在化学和化工技术中，饱和状态是指制冷剂在一定压力和温度下气、液两相处于动态平衡时的一种状态。动态平衡是建立在一定的温度及压力条件下的，如果温度或压力改变时，平衡条件就会受到破坏，经过一段时间后，又会达到新的平衡，出现新的饱和状态。

　　不同的压力对应不同的饱和温度才能使制冷剂处于饱和状态。

　　饱和状态分为饱和气体状态、饱和液体状态和饱和气液共存状态。