Stan nasycenia tranzystora bipolarnego występuje wtedy, gdy tranzystor pracuje jak zamknięty klucz elektroniczny. Oznacza to, że między kolektorem a emiterem występuje bardzo małe napięcie, a przez obciążenie może płynąć prąd.
W układach mechatronicznych tranzystor często steruje cewką przekaźnika, elektrozaworu lub innym elementem wykonawczym. Sterownik PLC podaje sygnał na bazę tranzystora przez rezystor, a tranzystor załącza obciążenie.
Typowe napięcia dla tranzystora NPN w nasyceniu
Dla sprawnego tranzystora krzemowego NPN pracującego jako klucz można przyjąć:
- U_BE ≈ 0,6–0,8 V – złącze baza-emiter jest spolaryzowane w kierunku przewodzenia,
- U_CE(sat) ≈ 0,1–0,3 V – tranzystor jest silnie włączony,
- U_BC ≈ 0,4–0,7 V – złącze baza-kolektor również może być spolaryzowane w kierunku przewodzenia.
Jeżeli pomiar daje przykładowo U_BE = 0,7 V, U_CE = 0,2 V, U_BC = 0,5 V, to są to wartości typowe dla tranzystora w stanie nasycenia. Nie świadczą one o uszkodzeniu tranzystora, sterownika ani przekaźnika.
Znaczenie diagnostyczne
Małe napięcie U_CE oznacza, że tranzystor przewodzi i nie zachowuje się jak przerwa. Gdyby tranzystor był wyłączony, napięcie kolektor-emiter byłoby zwykle dużo większe, zbliżone do napięcia zasilania obciążenia.
Wniosek praktyczny
W diagnostyce układów sterowania trzeba porównywać zmierzone napięcia z typowymi stanami pracy tranzystora. Wartości charakterystyczne dla nasycenia oznaczają najczęściej prawidłową pracę układu.