【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-35，（知识点：三极管知识点，电路电压计算题，三极管电压计算，PNP三极管）
目录
1、题目
2、解答
步骤一：分析\(U_I = 0V\)时晶体管的工作状态及输出电压\(U_O\)
步骤二：分析\(U_I = - 5V\)时晶体管的工作状态及输出电压\(U_O\)
3、相关知识点
一、晶体管的工作状态
二、稳压管的特性
三、电路分析的基本方法
题目汇总版--链接：
【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题汇总版，持续更新学习，加油！！！-CSDN博客
【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题-35，（知识点：三极管知识点，电路电压计算题，三极管电压计算，PNP三极管）
1、题目
2、解答
本题可根据 PNP 型晶体管的工作原理，结合电路中的参数对晶体管的工作状态及输出电压进行分析计算。
步骤一：分析\(U_I = 0V\)时晶体管的工作状态及输出电压\(U_O\)
对于 PNP 型晶体管，发射结正偏（\(U_{EB}>0\)）、集电结反偏（\(U_{CB}<0\)）时工作在放大状态；发射结和集电结均反偏时截止；发射结正偏、集电结正偏时饱和。
当\(U_I = 0V\)时，晶体管的基极电位\(V_B = 0V\)，发射极电位\(V_E = 0V\)（接地），所以发射结电压\(U_{EB}=V_E - V_B=0V - 0V = 0V\)，发射结零偏；集电结电压\(U_{CB}=V_C - V_B\)，此时集电极电位\(V_C\)由电源\(-V_{CC}(-12V)\)和电路其他元件决定，\(U_{CB}<0\)（因为\(V_C<0\)，\(V_B = 0V\)），集电结反偏。但由于发射结零偏，没有正向电流，晶体管截止。
此时，集电极电流\(I_C = 0\)，电阻\(R_C\)上没有电压降，稳压管两端的电压由电源\(-V_{CC}(-12V)\)和稳压管的稳定电压\(U_Z = 5V\)决定。根据电路分析，输出电压\(U_O=-U_Z=-5V\)（因为稳压管反向击穿，稳定电压为5V，所以输出电压为\(-5V\)），所以选项 A 正确，选项 B 错误
步骤二：分析\(U_I = - 5V\)时晶体管的工作状态及输出电压\(U_O\)
首先计算基极电流\(I_B\)，对于 PNP 型晶体管，基极电流\(I_B\)的计算公式为\(I_B=\frac{\vert U_{EB}\vert-\vert U_I\vert}{R_b}\)（这里\(U_{EB}\)为发射结正向电压，\(\vert U_{BE}\vert = 0.2V\)，所以\(\vert U_{EB}\vert = 0.2V\)）。
代入数据可得\(I_B=\frac{0.2V-\vert - 5V\vert}{10k\Omega}\)，这里计算发现分子为负数，说明之前的电流方向假设错误，正确的基极电流计算应该考虑 PNP 型晶体管的电流方向，基极电流是流出基极的。
重新计算，发射结正偏时\(U_{EB}=0.2V\)，所以\(V_B=V_E - U_{EB}=0V - 0.2V=-0.2V\)。
基极电流\(I_B=\frac{V_B - U_I}{R_b}=\frac{- 0.2V-(-5V)}{10k\Omega}=\frac{4.8V}{10k\Omega}=0.48mA\)。
然后计算临界饱和电流\(I_{BS}\)，临界饱和时\(U_{EC}=U_{CES}\)（PNP 型晶体管饱和管压降为\(U_{ECS}\)，这里\(\vert U_{CES}\vert = 0.1V\)，所以\(U_{ECS}=0.1V\)），根据集电极回路方程：
\(I_{CS}=\frac{\vert - V_{CC}\vert - U_{ECS}}{R_C}=\frac{12V - 0.1V}{1k\Omega}=11.9mA\)
\(I_{BS}=\frac{I_{CS}}{\beta}=\frac{11.9mA}{50}\approx0.238mA\)
由于\(I_B = 0.48mA>I_{BS}\)，所以晶体管饱和。
此时，\(U_{EC}=U_{ECS}=0.1V\)（PNP 型晶体管饱和时发射极 - 集电极电压为饱和管压降）
3、相关知识点
本题主要考查晶体管（三极管）的工作状态（截止、放大、饱和）的判断以及稳压管的特性等相关知识，以下是详细的知识点讲解：
一、晶体管的工作状态
晶体管有三种工作状态：截止、放大和饱和。判断晶体管工作状态的关键是分析发射结和集电结的偏置情况，以及基极电流、集电极电流的关系。
- 截止状态
- 偏置条件：发射结反偏（或零偏），集电结反偏。
- 电流特点：基极电流\(I_B\approx0\)，集电极电流\(I_C\approx0\)，晶体管相当于开路。
- 应用场景：在数字电路中，晶体管截止时相当于开关断开。
- 放大状态
- 偏置条件：发射结正偏，集电结反偏。
- 电流关系：\(I_C=\beta I_B\)（\(\beta\)为晶体管的电流放大倍数），集电极电流与基极电流成正比，体现了晶体管的电流放大作用。
- 应用场景：在模拟电路中，如放大电路，晶体管工作在放大状态，实现信号的放大。
- 饱和状态
- 偏置条件：发射结正偏，集电结正偏。
- 电流特点：\(I_C\)不再随\(I_B\)的增大而增大，\(I_C<I_{CS}\)（\(I_{CS}\)为临界饱和电流，\(I_{CS}=\frac{V_{CC}-U_{CES}}{R_C}\)，\(U_{CES}\)为饱和管压降），此时\(I_B>I_{BS}\)（\(I_{BS}=\frac{I_{CS}}{\beta}\)为临界饱和基极电流）。
- 应用场景：在数字电路中，晶体管饱和时相当于开关闭合。
二、稳压管的特性
稳压管是一种特殊的二极管，工作在反向击穿区时，其两端的电压基本保持不变，这个电压称为稳压管的稳定电压\(U_Z\)。当稳压管正向导通时，其导通电压\(U_D\)与普通二极管相似，一般为\(0.5V\)左右。稳压管在电路中常用于稳定电压、限幅等。
三、电路分析的基本方法
在分析晶体管电路时，通常采用以下步骤：
- 确定晶体管的类型：本题中晶体管为 PNP 型，PNP 型晶体管的电流方向与 NPN 型相反，发射极电位高于基极电位时发射结正偏。
- 分析基极回路：根据输入电压\(U_I\)和基极电阻\(R_b\)计算基极电流\(I_B\)。
- 分析集电极回路：根据电源电压\(V_{CC}\)、集电极电阻\(R_C\)和晶体管的饱和管压降\(U_{CES}\)计算临界饱和电流\(I_{CS}\)和临界饱和基极电流\(I_{BS}\)。
- 判断工作状态：比较实际基极电流\(I_B\)和临界饱和基极电流\(I_{BS}\)，判断晶体管是工作在放大状态还是饱和状态；若\(I_B\approx0\)，则晶体管截止。
- 计算输出电压：根据晶体管的工作状态和稳压管的特性计算输出电压\(U_O\)。
通过对这些知识点的理解和应用，可以准确分析晶体管电路的工作状态和输出特性，解决类似的电路分析问题。
题目汇总--链接：
【硬件-笔试面试题】硬件/电子工程师，笔试面试题汇总版，持续更新学习，加油！！！-CSDN博客
