晶体三极管的输入、输出特性曲线.docx
晶体三极管的输入、输出特性曲线三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能的外部表现。从使用三极管的角度来说，了解它的特性曲线是重要的。由于三极管有两个PN结，因此它的特性曲线不像二极管那样简单。最常用的有输入特性和输出特性曲线两种，在实际应用中，通常利用晶体管特性图示仪直接观察，也可用图1的电路开展测试逐点描绘。（一）输入特性曲线输入特性是指，当三极管的集电极与发射极之间电压UCE保持为某一固定值时，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE与基极电流IB之间的关系。以3DG130C为例，按图1实验电路测试。当UCE分别固定在O和1伏两种情况下，调整RPl测得的IB和UBE的值，列于表1。它的输入特性曲线，如图2所示。为了说明输入特性，图中画出两种曲线，表示UCE不同的两种情况。但两条线不会同时存在。图1晶体三极管输入、输出特性实验电路图2晶体三极管输入特性曲线表1三极管输入特性数据1 .当UCE=O伏时，也就是将三极管的集电极与发射极短接，如图3所示，相当于正向接法的两个并联二极管。图2中曲线A的形状跟二极管的正向伏安特性曲线非常相似，IB和UBE也是非线性关系。2 .当UCE=I伏时，集电结反偏，产生集电极电流IC,在一样的UBE条件下，基极电流IB就要减小。（图2中a点降到b点），因此曲线B相对曲线A右移一段距离。可见，UCE对IB有一定影响。当UCE>1伏以后，IB与UCE几乎无关，其特性曲线和UCE=I优那条曲线非常接近，通常按UCE=I伏的输出特性曲线分析。图3UCE=O时的等效电路图43AX52B的输入特性曲线图4是3AX52B错三极管的输入特性，注意横坐标是一UBE,这是指PNP型错管的基极电位低于发射极电位。可见，错管和硅管它们的输入特性曲线都是非线性的，都有“死区”,错管和硅管相比，错管在较小的UBE值下，就可使发射结正偏导通。当三极管在正常放大状态时，以发射极作为公共端，则NPN型硅管UBE约为0.7伏，PNP错管UBE约为-0.3伏。（二）输出特性曲线输出特性是指，当三极管基极电流IB一定时，三极管的集电极电流IC与集电极电压UCE之间的关系。以3DG130C为例，仍用图1所示电路测试。当基极电流固定在某一值时调整RP2的阻值，可以测量若干组UCE与IC的值，将它们逐点描绘，就得到它们的关系曲线。表2所列IB=O.30毫安时一组UCE与IC的值，描绘的曲线如图5所示。如果分别在不同的IB时，测出相应的IC与UCE的值，就可描绘出三极管的输出特性曲线，如图6所示。表2IB=O.30毫安时UCE与IC数据图5IB=O.30毫安时输出特性曲线图6晶体三极管的输出特性曲线簇从输出特性曲线簇上可以看到，每条曲线都有上升弯曲和平行部分，各条曲线的上升部分很陡，几乎重合在一起,而平行部分按IB的值从小到大，由下向上排列，反映了三极管不同的工作状态。我们知道三极管具有电流放大作用，但这种放大作用并不是在任何情况下都能实现的，当三极管各极上电压和电流发生变化时，它的工作状态就不同。三极管有截止、饱和、放大三种工作状态，对应这三种工作状态，可把三极管的输出特性曲线簇分为三个区域。1 .截止区即IB=O这根曲线以下的阴影部分。三极管截止的条件是，集电结与发射结都处于反向偏置状态。从图中我们看到，当IB=O时,IC0,此时的IC叫穿电流ICE0,而且ICEO很小，它不受基极控制，与放大无关。因此截止状态的特征是IB0,IC0,UCEpUGB2,相当于集电结发射结之间断开，三极管失去放大作用。2 .饱和区即曲线左侧的阴影区，包括曲线的上升和弯曲部分。三极管饱和的条件是，集电结与发射结都处于正向偏置状态。饱和的特征是，UCE很低（即UCEWUBE）IC不受IB控制，相当于集电结一发射结之间短路接通，三极管也失去放大作用。当UCE<UBE时，称为深度饱和。由于集电结正偏，其内电场很弱，对到达基区的电子吸引力不大，这时即使增大IB,IC也几乎不增大，此时各线靠拢，表示IC不受IB影响。而Ie受UCE影响很大，UCE稍有增大，从基区到集电区的电子也增加，因此IC随UCE增大而增大，这就是曲线的上升部分。当UCE=UBE时，集电结处于零偏置，各曲线在这时开始弯曲，称为临界饱和。饱和时的集电极电流，由外电路参数UGB2和RC决定。饱和状态时的UCE叫饱和压降UCES,晶体管手册上一般列出在某个条件下的饱和压降UCES,如3DG130C在IC=300毫安时，UCES0.8伏。一般NPN型小功率硅管的UCES取0.3伏（对PNP铸管取一0.1伏），大功率硅管在大电流工作时，UCES将大于1伏。有关三极管饱和与截止状态的运用，我们在后面的数字电路中还要讨论。3 .放大区指饱和区和截止区所夹的中间部分，特性曲线是一组间距近似相等的平行直线簇。三极管放大的条件是,发射结正偏，集电结反偏。当UCE大于某一数值（约1伏）后，集电结电场已足够强，使发射区扩散到基区的电子绝大部分到达集电区。因此，在放大区，当IB一定时，IC基本不随UCE变化，即IC与UCE基本无关，这称为三极管的恒流特性。IC主要由IB控制，IB每增加一定数量，特性曲线就向上移一次，IC的变化比IB的变化大得多，即AIC=BAIB,这正是三极管的放大作用。利用输出特性曲线，只要知道三极管的IB、IC、UCE三个数值中的两个，就能很方便确定另一个数值。若以实际工作时的UCE作垂线，就能算出基极电流变化值为AlB时，集电极电流的变化值AIC,从而计算出三极管电流放大系数B。曲线越平坦，间距越均匀，说明三极管的放大线性越好，显然，在一样的AlB下，IC越大B值越高。图2-15是错三极管3AX52B的共发射极接法时的输出特性。与硅管相比，它的饱和压降较小，且IB=O的一条曲线上移了。此外由于电源极性不同，横坐标为一UCE。图73AX52B的输出特性曲线簇由于PN结流过的电流是有一定限制的，正反向电流过大将使PN结过热烧毁，所以为了安全使用三极管，在输出特性曲线簇上还有一些限制区域，如图2-14中，虚线右边为集电极最大允许功率限制区。三极管不能在这个区域工作。综上所述，利用输入、输出特性曲线，我们可以了解某只三极管容许的工作范围，计算电流放大系数及工作中有关电压电流值，正确确定该管工作状态。在实际中，还可按表3所列数据测量三极管各极之间电压来判别三极管工作状态。表3NPN型三极管的电压典型数据注：对PNP型电压极性应相反。电压单位，伏。
