三極管作為電子電路的核心元件，其基本作用是通過(guò)基極電流控制集電極電流，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大。我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，或者切換。三極管的三個(gè)主要工作狀態(tài)是截止?fàn)顟B(tài)、增益狀態(tài)和飽和狀態(tài)。正確理解和應(yīng)用這些條件對(duì)于電路設(shè)計(jì)至關(guān)重要。

一、截止?fàn)顟B(tài)

當(dāng)晶體管的發(fā)射結(jié)電壓低于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓時(shí)，發(fā)射結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。此時(shí)基極電流趨近于零，并產(chǎn)生集電極和發(fā)射極電流。在這種情況下，集電極和發(fā)射極之間流動(dòng)的電流非常小，三極管無(wú)法放大或傳輸信號(hào)。 

在數(shù)字電路中，截止?fàn)顟B(tài)通常用于指示開(kāi)關(guān)斷開(kāi)。當(dāng)輸入信號(hào)為低時(shí)，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)，相當(dāng)于關(guān)閉開(kāi)關(guān)，阻止微控制器控制的電路中使用的信號(hào)的傳輸。

二、放大狀態(tài)

當(dāng)晶體管的發(fā)射結(jié)電壓超過(guò)PN結(jié)的導(dǎo)通電壓到一定閾值時(shí)，發(fā)射結(jié)變?yōu)檎蚱?，集電結(jié)變?yōu)榉聪蚱茫w管進(jìn)入放大狀態(tài)。此時(shí)，集電極電流與基極電流呈線性關(guān)系，集電極電流等于基極電流的β倍，其中β為電流放大倍數(shù)。放大狀態(tài)是三極管最重要的工作狀態(tài)之一，常用于放大模擬信號(hào)。例如，在音頻放大器中，微弱的輸入音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)三極管放大后輸出到揚(yáng)聲器，從而改善音質(zhì)。類似地，在傳感器信號(hào)處理電路中，放大晶體管能夠有效地放大微弱的傳感器信號(hào)，為后續(xù)電路的處理提供更強(qiáng)的信號(hào)。

三、飽和狀態(tài)

當(dāng)晶體管的基極電流達(dá)到一定值時(shí)，基極電流的進(jìn)一步增加不會(huì)導(dǎo)致集電極電流的明顯增加，晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)下，發(fā)射極和集電極結(jié)都正向偏置，晶體管的集電極電壓接近于零，相當(dāng)于導(dǎo)通開(kāi)關(guān)。

飽和態(tài)在數(shù)字電路中常用作開(kāi)關(guān)導(dǎo)通。當(dāng)輸入信號(hào)為高時(shí)，晶體管飽和，關(guān)閉開(kāi)關(guān)并允許電流流動(dòng)。例如在直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中，可以通過(guò)晶體管的飽和狀態(tài)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的開(kāi)與關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

四、三種狀態(tài)的比較與總結(jié)

截止?fàn)顟B(tài)與飽和狀態(tài)分別對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和導(dǎo)通，是數(shù)字電路中實(shí)現(xiàn)邏輯控制的基礎(chǔ)。增益狀態(tài)主要用于模擬電路中的信號(hào)處理，是模擬放大器設(shè)計(jì)的核心。這三種狀態(tài)提供了靈活性，可以設(shè)計(jì)不同的電子電路來(lái)滿足不同的應(yīng)用需求。

在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，通常必須準(zhǔn)確計(jì)算基極電流和基極電壓，以保證晶體管能夠可靠地在工作狀態(tài)之間切換。例如，為了保證晶體管進(jìn)入飽和狀態(tài)，電路中的基極電流必須大于集電極電流與β的比值。為了使放大器電路線性放大信號(hào)，我們需要確保晶體管在其放大范圍內(nèi)工作并且其基極電流穩(wěn)定。