三極管的特性曲線

三極管外部各極電壓和電流的關(guān)系曲線，稱為三極管的特性曲線，又稱伏安特性曲線。它不僅能反映三極管的質(zhì)量與特性，還能用來定量地估算出三極管的某些參數(shù)，是分析和設(shè)計(jì)三極管電路的重要依據(jù)。

對于三極管的不同連接方式，有著不同的特性曲線。應(yīng)用最廣泛的是共發(fā)射極電路，其基本測試電路如圖Z0118所示，共發(fā)射極特性曲線可以用描點(diǎn)法繪出，也可以由晶體管特性圖示儀直接顯示出來。

一、輸入特性曲線

在三極管共射極連接的情況下，當(dāng)集電極與發(fā)射極之間的電壓UBE 維持不同的定值時(shí)，

UBE和IB之間的一簇關(guān)系曲線，稱為共射極輸入特性曲線，如圖Z0119所示。輸入特性曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

IB＝f（UBE）| UBE = 常數(shù)     　　GS0120

由圖Z0119 可以看出這簇曲線，有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）UBE = 0的一條曲線與二極管的正向特性相似。這是因?yàn)閁CE = 0時(shí)，集電極與發(fā)射極短路，相當(dāng)于兩個(gè)二極管并聯(lián)，這樣IB與UCE 的關(guān)系就成了兩個(gè)并聯(lián)二極管的伏安特性。

（2）UCE由零開始逐漸增大時(shí)輸入特性曲線右移，而且當(dāng)UCE的數(shù)值增至較大時(shí)（如UCE＞1V），各曲線幾乎重合。這是因?yàn)閁CE由零逐漸增大時(shí)，使集電結(jié)寬度逐漸增大，基區(qū)寬度相應(yīng)地減小，使存貯于基區(qū)的注入載流子的數(shù)量減小，復(fù)合減小，因而IB減小。如保持IB為定值，就必須加大UBE ，故使曲線右移。當(dāng)UCE 較大時(shí)（如UCE ＞1V），集電結(jié)所加反向電壓，已足能把注入基區(qū)的非平衡載流子絕大部分都拉向集電極去，以致UCE再增加，IB 也不再明顯地減小，這樣，就形成了各曲線幾乎重合的現(xiàn)象。

（3）和二極管一樣，三極管也有一個(gè)門限電壓Vγ，通常硅管約為0.5～0.6V，鍺管約為0.1～0.2V。

二、輸出特性曲線

輸出特性曲線如圖Z0120所示。測試電路如圖Z0117。

輸出特性曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

由圖還可以看出，輸出特性曲線可分為三個(gè)區(qū)域：

（1）截止區(qū)：指IB=0的那條特性曲線以下的區(qū)域。在此區(qū)域里，三極管的發(fā)射結(jié)和集電結(jié)都處于反向偏置狀態(tài)，三極管失去了放大作用，集電極只有微小的穿透電流IcEO。

（2）飽和區(qū)：指綠色區(qū)域。在此區(qū)域內(nèi)，對應(yīng)不同IB值的輸出特性曲線簇幾乎重合在一起。也就是說，UCE較小時(shí)，Ic雖然增加，但I(xiàn)c增加不大，即IB失去了對Ic的控制能力。這種情況，稱為三極管的飽和。飽和時(shí)，三極管的發(fā)射給和集電結(jié)都處于正向偏置狀態(tài)。三極管集電極與發(fā)射極間的電壓稱為集一射飽和壓降，用UCES表示。UCES很小，通常中小功率硅管UCES＜0.5V；三極管基極與發(fā)射極之間的電壓稱為基一射飽和壓降，以UCES表示，硅管的UCES在0．8V左右。

OA線稱為臨界飽和線（綠色區(qū)域右邊緣線），在此曲線上的每一點(diǎn)應(yīng)有

|UCE| = |UBE|。它是各特性曲線急劇拐彎點(diǎn)的連線。在臨界飽和狀態(tài)下的三極管，其集電極電流稱為臨界集電極電流，以Ics表示；其基極電流稱為臨界基極電流，以IBS表示。這時(shí)Ics與IBS 的關(guān)系仍然成立。

（3）放大區(qū)：在截止區(qū)以上，介于飽和區(qū)與擊穿區(qū)之間的區(qū)域?yàn)榉糯髤^(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，特性曲線近似于一簇平行等距的水平線，Ic的變化量與IB的變量基本保持線性關(guān)系，即ΔIc=βΔIB，且ΔIc >>ΔIB ，就是說在此區(qū)域內(nèi)，三極管具有電流放大作用。此外集電極電壓對集電極電流的控制作用也很弱，當(dāng)UCE＞1 V后，即使再增加UCE，Ic 幾乎不再增加，此時(shí)，若IB 不變，則三極管可以看成是一個(gè)恒流源。

在放大區(qū)，三極管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置，集電結(jié)處于反向偏置狀態(tài)。