晶体管共射极接法的伏安特性曲线
晶体管的输入输出特性曲线详解
晶体管的输入输出特性曲线详解届别系别专业班级姓名指导老师二零一二年十月晶体管的输入输出特性曲线详解学生姓名：指导老师：摘要：晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP 型晶体管。
依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。
晶体管的性能可以有三个电极之间的电压和电流关系来反映，通常称为伏安特性。
生产厂家还给出了各种管子型号的参数也能表示晶体管的性能。
利用晶体管制成的放大电路的可以是把微弱的信号放大到负载所需的数值晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。
晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。
由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。
晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。
关键字：晶体管、输入输出曲线、放大电路的静态分析和动态分析。
【Keywords】The transistor, the input/output curve, amplifying circuit static analysis and dynamic analysis.一、晶体管的基本结构晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图1-1(a)、(b)所示。
从三个区引出相应的电极，发射极，基极，集电极，各用“E”（或“e”）、“B”(或“b”)、“C”(或“c”)表示。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
第四节 晶体三极管的伏安特性曲线
2019-5-24
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18
IEBO +ICBO
2019-5-24
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基区宽度调制效应：
WBO
N
P
N
WB
VCE
WBO
IB
2019-5-24
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8
二、输出特性曲线族：
实际测量得到的输出特性曲线族。
IC /mA
40μ A
饱和区
放 30μ A 大 2CBO(IE=0)
IB=0
IC=ICEO IC=ICBO 截止区 V(BR)CEO
通击穿。即 VCE 增大，VCB 相应增大，导致集电结宽度 增宽，直到集电结与发射结相遇，基区消失。
（3）、集电极反向击穿电压随IB 增大而减小。（碰撞 机会增加）。
2019-5-24
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当 IE = 0 ，即IC = ICBO ，IB = - ICBO 时，击穿电压最大用 V(BR)CBO表示。
当 IE = 0 时 IC = ICBO ，IB = - ICBO
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3、饱和区： 晶体三极管工作在饱和模式，即 发射结正偏，集电结正偏。
特点： （1）、VCE 很小，其值小于0.3V。（仅适合小功率管）
（2）、IC 与 IB 之间不满足直流传输方程，并且有IC < IB
B
输入特性曲线族
I B f1（ E VBE）VCE
VBE
输出特性曲线族
E
I C f 2（ E VCE）IB
或 I C f 2（ E VCE）VBE
2019-5-24
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IC C VCE
晶体管的共射特性曲线电子技术
晶体管的共射特性曲线 - 电子技术晶体管的特性曲线是描述晶体管各个电极之间电压与电流关系的曲线，它们是晶体管内部截流子运动规律在管子外部的表现，用于对晶体管的性能、参数和晶体管电路的分析估算。
1、输入特性曲线输入特性曲线描述了在管压降UCE保持不变的前提下，基极电流IB和放射结压降UBE之间的函数关系，即(1) 由图1可见，NPN型晶体管的输入特性曲线的特点如下：图1 晶体管输入特性曲线（1）输入特性曲线有一个开启电压，只有当UBE的值大于开启电压后，IB的值与二极管一样随UBE的增加按指数规律增大，电流IB 有较大的变化，UBE的变化却很小，可以近似认为导通后放射结的电压基本保持不变。
硅管的开启电压为0.5V，放射结的导通电压UON 为0.6～0.7V；锗管的开启电压为0.2V，放射结的导通电压UON为0.2～0.3V；（2）当UCE=0时，集电极与放射极短路，即集电结与放射结并联，相当于两个二极管并联，输入特性曲线与二极管特性曲线相像。
当UCE=1V时，集电结处于反向偏置，内电场加强，放射区注入基区的电子绝大多数被拉到集电区，只有少数电子与基区的空穴复合形成基极电流IB。
在相同UBE下，基极电流比UCE=0V时削减，从而使曲线右移。
UCE1V以后，输入特性曲线基本上与UCE=1V时的特性曲线重合，这是因这UCE1V后，集电极将放射区放射过来的电子几乎全部收集走，对基区电子与空穴的复合影响不大，IB的转变也不明显。
所以通常UCE1时只画一条曲线。
2、输出特性曲线(2) 特性曲线如图2所示，当IB转变时，IC和UCE的关系是一组平行的曲线簇，并有截止、放大和饱和3个工作区。
图2 晶体管输出特性曲线（1）截止区IB=0特性曲线以下的区域称为截止区。
此时晶体管的集电结处于反偏，放射结电压ubeUON，也处于反偏。
集电极电流IC=0。
在电路中犹如一个断开的开关。
三极管工作在截止区时，三个电极之间的关系为：对于NPN型，VBVE；对于PNP型，VBVE；实际上处于截止状态下的晶体管集电极有很小的电流ICEO，该电流称为晶体管的穿透电流，它是在基极开路时测得的集电极-放射极间的电流，它不受IB的把握，但受温度的影响。
晶体管伏安特性与开关特性图文说明
晶体管伏安特性与开关特性图文说明1. 晶体管伏安特性曲线⑴输入特性曲线输入特性曲线是指当集电极与发射极之间电压U CE 为常数时， 输入回路中加在晶体管基极与发射极之间的发射结电压u BE 和基极电流i B 之间的关系曲线，如图2.7所示。
用函数关系式表示为:常数==CE BE B u u f i |)(⑵输出特性曲线输出特性曲线是在基极电流i B 一定的情况下，晶体管的集电极输出回路中，集电极与发射极之间的管压降u CE 和集电极电流i C 之间的关系曲线，如图2.8所示。
用函数式表示为常数==B CE C i u f i |)(图2.7 晶体管的输入特性曲线 图2.7输出特性曲线①截止区习惯上把i B ≤0的区域称为截止区，即i B ＝0的输出特性曲线和横坐标轴之间的区域。
若要使i B ≤0，晶体管的发射结就必须在死区以内或反偏，为了使晶体管能够可靠截止，通常给晶体管的发射结加反偏电压。
②放大区在这个区域内，发射结正偏，集电结反偏i C 与i B 之间满足电流分配关系i C ＝βi B ＋I CEO ， 输出特性曲线近似为水平线。
③饱和区如果发射结正偏时，出现管压降u CE ＜0.7V (对于硅管来说)，也就是u CB ＜0 的情况，称晶体管进入饱和区。
所以饱和区的发射结和集电结均处于正偏状态。
饱和区中的i B 对i C 的影响较小，放大区的β也不再适用于饱和区。
2.晶体管的开关特性从上述可知，当U C >U B >U E 时，三极管集的电极电流与基极电流成C B I I β=关系，而且调整RX1电阻（集电极电阻），使U CE 从0-5V 变化，此时的I C 值已最大。
即：当U C >U B >U E 时，集电极电流I C 最大值。
所谓晶体管的开关特性是指，当U C >U B >U E 时，集电极到发射极相当于有大电流流过，U CE =0V ，电源电压全部作用于集电极电阻上；当U C >U B =U E 时（或U C >U E >U B ）时，集电极无电流流过，即I C =0A ，相当于晶体管的集电极与发射极断开，U CE 等于电源电压。
晶体二极管的伏安特性曲线
晶体二极管的伏安特性曲线二极管最重要的特性就是单向导电性，这是由于在不同极性的外加电压下，内部载流子的不同的运动过程形成的，反映到外部电路就是加到二极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系，即二极管的伏安特性。
在电子技术中，常用伏安特性曲线来直观描述电子器件的特性。
根据图1的试验电路来测量，在不同的外加电压下，每转变一次RP的值就可测得一组电压和电流数据，在以电压为横坐标，电流为纵坐标的直角坐标系中描绘出来，就得到二极管的伏安特性曲线。
图1 测量晶体二极管伏安特性a) 正向特性b) 反向特性图2 2CZ54D伏安特性曲线图3 2AP7伏安特性曲线图2和图3分别表示硅二极管2CZ54D和锗二极管2AP7的伏安特性曲线，图中坐标的右上方是二极管正偏时，电压和电流的关系曲线，简称正向特性；坐标左下方是二极管反偏时电压和电流的关系曲线，简称反向特性。
下面我们以图1为例加以说明。
当二极管两端电压为零时，电流也为零，PN结为动态平衡状态，所以特性曲线从坐标原点0开头。
（一）正向特性1. 不导通区（也叫死区）当二极管承受正向电压时，开头的一段，由于外加电压较小，还不足以克服PN结内电场对载流子运动的阻挡作用，因此正向电流几乎为零，二极管呈现的电阻较大，曲线0A段比较平坦，我们把这一段称作不导通区或者死区。
与它相对应的电压叫死区电压，一般硅二极管约0.5伏，锗二极管约0.2伏（随二极管的材料和温度不同而不同）。
2. 导通区当正向电压上升到大于死区电压时，PN结内电场几乎被抵消，二极管呈现的电阻很小，正向电流增长很快，二极管正向导通。
导通后，正向电压微小的增大会引起正向电流急剧增大，AB 段特性曲线陡直，电压与电流的关系近似于线性，我们把AB 段称作导通区。
导通后二极管两端的正向电压称为正向压降（或管压降），也近似认为是导通电压。
一般硅二极管约为0.7伏，锗二极管为0.3伏。
由图可见，这个电压比较稳定，几乎不随流过的电流大小而变化。
模拟电子线路2.4 晶体三极管的伏安特性曲线
IC /mA
IB = 40 A
30 A
20 A 10 A 0 0 VCE /V
截止区、击穿区。
饱和区（ VBE 0.7V，VCE<0.3V ） 条件： 发射结正偏，集电结正偏。 特点： IC不受IB控制，而受VCE影响。
VCE略增，IC显著增加。
（若IC>ICM 造成 ）
反向击穿电压V(BR)CEO （若VCE>V(BR)CEO 管子击穿） 最大允许集电极耗散功率PCM
（PC= IC VCE，若PC> PCM 烧管）
IC /mA
VA
0
VCE /V
基宽WB越小调制效应对IC影响越大则VA越小。 在考虑三极管基区宽度调制效应时，电流IC的 修正方程：
I C I Se
VBE VT
与IC的关系：
IC过小使IB造成 。
VCE (1 ) VA
0
在IC一定范围内 近似为常数。 IC过大发射效率 造成 。 考虑上述因素，IB等量增加时，
IC
IC
输出曲线不再等间隔平行上移。
0
VCE
截止区（ VBE 0.5V， VCE 0.3V）
IC /mA IB = 40 A
30 A
20 A 10 A 0 0
近似为IB≤0以下区域
VCE /V
条件： 发射结反偏，集电结反偏。 特点： IC 0，IB 0 严格说，截止区应是IE = 0即IB = -ICBO以下的区域。
因为IB 在0 -ICBO时，仍满足 I C I B (1 ) I CBO
击穿区
IC /mA IB = 40 A
晶体管的主要电参数及温度特性
IBQ 40μA
iB 60 40
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
(3) 极限参数
B (b) C(c) B (b) C(c)
T
T
E(e)
E(e)
(1) 集电极开路时发射极—基极间反向击穿电压 U（BR）EBO
(2) 发射极开路时集电极—基极间反向击穿电压 U（BR）CBO
(3) 基极开路时集电极—发射极间反向击穿电压 U（BR）CEO (4) 集电极最大允许电流 ICM
（2）共射极交流电流放大系数β
β
iC
iE
i C 常数
iB
β值与iC的关
系曲线
iC
0
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
iC(mA)
4
2.3 3 IC 1.5 2
100 25 C
80
60
Q 40
IB
iB=20(A)
10 2 4 6 8
uCE(V)
ICQ 1.5mA 37.5 i C 2.3 1.5 40
iB =100μA
80 60
40 20 0
6 8 uCE / V
模拟电子技术
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模拟电子技术
(1) 直流参数
（1）共基极直流电流放大系数
IC
ICBO 0 IE
（2）共射极直流电流放大系数
IC
IB
ICBO 0
（3）发射极开路，集电极—基极间反向饱和电流 ICBO
（4）基极开路，集电极—发射极间反向饱和电流 ICEO
模拟电子技术
2. 晶体管及放大电路基础
(2) 交流参数
（1）共基极交流电流放大系数α
2. 晶体管及放大电路基础
晶体管伏安特性曲线(2.4)
2.4 晶体管伏安特性曲线各极电压与电流之间的关系-------外部特性各极电压：V BE 、V CB 、V CE ，由于V BE + V CB = V CE ，所以两个是独立的。
各极电流：I E 、I B 、I C 。
由于I B + I C = I E ，所以两个是独立的。
一、 共E 输入特性曲线共E ： 输入：I B 、V BE 。
输出：I C 、V CE 。
共E 输入特性曲线：当V CE 维持不同的定值，输入电流I B 随输入电压V BE 变化的特性1()CE B E BE V I f V =定值V BE 是自变量 I B 是因变量 V CE 是参变量 测试原理图：是一族曲线，每根都类似二极管的伏安特性曲线。
特点：（1） 当V CE = 0时，两PN 结并联，I B 较大 （2） 当V CE 从0→0.3V 时，曲线右移。
（3） 当V CE >0.3V 后，曲线基本重合（V CE 的影响很小），不完全重合的原因：基区宽度调制效应。
当V CE ↑，集电结空间电荷区宽度↑，基区宽度↓，复合几率↓，I B ↓。
实际影响很小，所以一般只画一根。
（4） 存在发射结正向导通电压V BE(on) ,类似二极管正向导通电压V D(on) 。
即发射结正向导通时，不管I B 多大，V BE = V BE(on) 基本不变（分析外电路时）。
()0.60.7:(0.60.7)BE on V NPNSi V V PNP ⎧=⎨-⎩例：如右上图求I B 。
等效电路如右下图()BB BE on B BV V I R -=（5） 反向特性 V BE <0 (NPN)发射结反偏，集电结反偏反向电流 I B =－（I EBO + I CBO ） 很小 I EBO ：发射结反向饱和电流I CI C I V V V VV BE CE CECE B=0=0.3V=10V(BR)BEOCBBCCR V V I BBBB BE(o n)R V V（6） 击穿特性当反向电压大到V （BR ）BEO 时，反向电流↑↑ 二、共E 输出特性曲线（P59）当I B 维持不同的定值，输出电流I C 随输出电压V CE 变化的特性2()C E CE I f V =B I 定值分四个区：放大区、饱和区、截止区、击穿区1、 放大区：发射结正偏，集电结反偏0,0BE CB V V >>()CB CE BE CE BE BE on V V V V V V =-∴>=特点：（1） 满足C B CEO B I I I I ββ=+≈， I B 对I C 有正向控制作用（2） 当I B 是等间隔时，曲线是平行等距的。
晶体三极管的伏安特性曲线解读
晶体管的伏安特性曲线是描述三极管的各端电流与
两个PN结外加电压之间的关系的一种形式，其特点是能 直观，全面地反映晶体管的电气性能的外部特性。
晶体管的特性曲线一般用实验方法描绘或专用仪器
（如晶体管图示仪）测量得到。
晶体三极管为三端器件，在电路中要构成四端网络，
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4、击穿区
随着UCE增大，加在JE上的反向偏置电压UCB相应增大。 当UCE增大到一定值时，集电结就会发生反向击穿，造成集电极电
流Ic剧增，这一特性表现在输出特性图上则为击穿区域。
造成击穿的原因： 由于集电结是轻掺杂的，产生的反向击穿主要是雪崩击穿，击穿 电压较大。除此之外，在基区宽度很小的三极管中，还会发生特有 的穿通击穿，即：当UCE增大时，UCB相应增大，导致集电结Jc的阻 挡层宽度增宽，直到集电结与发射结相遇，基区消失，这时发射区 的多子电子将直接受集电结电场的作用，引起集电极电流迅速增大， 呈现类似击穿的现象。 三极管的反向击穿主要表现为集电结的雪崩击穿。
（如β、rbe等）都不是常数，因此在分析三极管组 成的放大电路时，不能简单地采用线性电路的分 析方法。而放大电路的基本分析方法是图解法和 微变等效电路（小信号电路分析）法。
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三、温度对晶体管特性的影响
由于三极管也是由半导体材料构成，和二极管一样，
温度对晶体管的特性有着不容忽视的影响。表现在以下 三个方面：
它的每对端子均有两个变量（端口电压和电流），因此 要在平面坐标上表示晶体三极管的伏安特性，就必须采 用两组曲线簇，我们最常采用的是输入特性曲线簇和输 出特性曲线簇。
1
一、输入特性曲线
输入特性是指三极管输入回路中，加在基
【高中物理】优质课件：晶体三极管伏安特性曲线
晶体三极管小信号电路模型
放大电路小信号作用时，在静态工作点附近的小 范围内，特性曲线的非线性可忽略不计，近似用一段 直线来代替，从而获得一线性化的电路模型，即小信 号(或微变)电路模型。
三极管作为四端网络，选择不同的自变量，可以 形成多种电路模型。最常用的是混合 型小信号电路 模型。
❖ 混合Π型电路模型的引出
集电结电阻与电容
c ic
ib b
基区体电阻
rbc
cbc
rbb b
rbe
cbe
反映三极管正向受 控作用的电流源
gmvbe rce
发射结电阻与电容
e
由基区宽度调制效 应引起的输出电阻
❖ 混合 型小信号电路模型
若忽略 rbc 影响，整理后即可得出混合 型电路模型。
ib rbb b
cbc
b
ic c
rbe
cbe
gmvbe
rce
e
电路低频工作时，可忽略结电容影响，因此低频
混合 型电路模型简化为：
ib rbb b b
ic c
rbe
gmvbe
rce
e
❖ 小信号电路参数
▪ rbb 基区体电阻，其值较小，约几十欧，常忽略不计。 ▪ rbe 三极管输入电阻，约千欧数量级。
rbe
vBE iB
高中物理
晶体三极管伏安特性曲线
晶体三极管伏安特性曲线
伏安特性曲线是三极管通用的曲线模型，它适用
于任何工作模式。
IC
IB
+
VBE
-
+
T VCE
-
共发射极
输入特性： IB= f1E ( VBE ) VCE = 常数 输出特性： IC= f2E ( VCE ) IB = 常数
三极管的特性曲线
三极管的特性曲线三极管外部各极电压和电流的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。
它不仅能反映三极管的质量与特性，还能用来定量地估算出三极管的某些参数，是分析和设计三极管电路的重要依据。
对于三极管的不同连接方式，有着不同的特性曲线。
应用最广泛的是共发射极电路，其基本测试电路如图Z0118所示，共发射极特性曲线可以用描点法绘出，也可以由晶体管特性图示仪直接显示出来。
一、输入特性曲线在三极管共射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压UBE 维持不同的定值时，UBE和IB之间的一簇关系曲线，称为共射极输入特性曲线，如图Z0119所示。
输入特性曲线的数学表达式为：IB＝f（UBE）| UBE = 常数GS0120由图Z0119 可以看出这簇曲线，有下面几个特点：（1）UBE = 0的一条曲线与二极管的正向特性相似。
这是因为UCE = 0时，集电极与发射极短路，相当于两个二极管并联，这样IB与UCE 的关系就成了两个并联二极管的伏安特性。
（2）UCE由零开始逐渐增大时输入特性曲线右移，而且当UCE的数值增至较大时（如UCE＞1V），各曲线几乎重合。
这是因为UCE由零逐渐增大时，使集电结宽度逐渐增大，基区宽度相应地减小，使存贮于基区的注入载流子的数量减小，复合减小，因而IB减小。
如保持IB为定值，就必须加大UBE ，故使曲线右移。
当UCE 较大时（如UCE ＞1V），集电结所加反向电压，已足能把注入基区的非平衡载流子绝大部分都拉向集电极去，以致UCE再增加，IB 也不再明显地减小，这样，就形成了各曲线几乎重合的现象。
（3）和二极管一样，三极管也有一个门限电压Vγ，通常硅管约为0.5～0. 6V，锗管约为0.1～0.2V。
二、输出特性曲线输出特性曲线如图Z0120所示。
测试电路如图Z0117。
输出特性曲线的数学表达式为：由图还可以看出，输出特性曲线可分为三个区域：（1）截止区：指IB=0的那条特性曲线以下的区域。
三极管的特性曲线
三极管的特性曲线三极管外部各极电压和电流的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。
它不仅能反映三极管的质量与特性，还能用来定量地估算出三极管的某些参数，是分析和设计三极管电路的重要依据。
对于三极管的不同连接方式，有着不同的特性曲线。
应用最广泛的是共发射极电路，其基本测试电路如图Z0118所示，共发射极特性曲线可以用描点法绘出，也可以由晶体管特性图示仪直接显示出来。
一、输入特性曲线在三极管共射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压UBE 维持不同的定值时，UBE和IB之间的一簇关系曲线，称为共射极输入特性曲线，如图Z0119所示。
输入特性曲线的数学表达式为：IB＝f（UBE）| UBE = 常数GS0120由图Z0119 可以看出这簇曲线，有下面几个特点：（1）UBE = 0的一条曲线与二极管的正向特性相似。
这是因为UCE = 0时，集电极与发射极短路，相当于两个二极管并联，这样IB与UCE 的关系就成了两个并联二极管的伏安特性。
（2）UCE由零开始逐渐增大时输入特性曲线右移，而且当UCE的数值增至较大时（如UCE＞1V），各曲线几乎重合。
这是因为UCE由零逐渐增大时，使集电结宽度逐渐增大，基区宽度相应地减小，使存贮于基区的注入载流子的数量减小，复合减小，因而IB减小。
如保持IB为定值，就必须加大UBE ，故使曲线右移。
当UCE 较大时（如UCE ＞1V），集电结所加反向电压，已足能把注入基区的非平衡载流子绝大部分都拉向集电极去，以致UCE再增加，IB 也不再明显地减小，这样，就形成了各曲线几乎重合的现象。
（3）和二极管一样，三极管也有一个门限电压Vγ，通常硅管约为0.5～0. 6V，锗管约为0.1～0.2V。
二、输出特性曲线输出特性曲线如图Z0120所示。
测试电路如图Z0117。
输出特性曲线的数学表达式为：由图还可以看出，输出特性曲线可分为三个区域：（1）截止区：指IB=0的那条特性曲线以下的区域。
电工电子学 12.晶体管的伏安特性曲线
三极管极管的伏安特性曲线
输出特性曲线：是指当基极电流 IB 为常数时，输出电路(集电 极电路)中集电极电流 IC 与集-射极电压 UCE 之间的关系曲线 IC = f (UCE ) 。
IC C B
UCE E
饱和区 IC / mA
4
3
放 2.3
21.5
大
1
区
036
100 µA
80µA
60 µA
40 µA
集电区结面积大。 （2）外部条件：
输出特 性曲线
发射结正偏，即Ube > Uon ； 集电结反偏，即Ucb>0，也
即 Uce > Ube 。
VB在B保晶证体发管射放结大正特向性偏的置基础 上来进一步研究其工作特性： 比Rb如限基制极基电极流电流IB 与基-射极 电 电 UVR变CcC极压C限E化保之电转制证U间流换B将集E的为集电I之C关电结与电间系压反集极的。的向-电关射变偏流系极化置的；电集压
20 µA
IB =0 UCE /V
9 12
截止区
第9章 二级管和晶体管
2．输出特性曲线
(1) 放大区
输出特性曲线的近 于水平部分是放大区。
在放放大大区区也称，为IC线 性 I区B 。，
因为 IC 和 IB 成正比的 关系。对 NPN 型管而 言 ， 应 使 UBE > 0， UBC < 0，此时，UCE > UBE。
称为集电极最大允许耗散功
全 PCM
率 PCM。
工
由 ICM 、U(BR)CEO 、PCM 三者共同确定晶体管的安全
ICEO
区
作
工作区。
O
U(BR)CEO UCE
高二物理竞赛课件晶体管的伏安特性(共发射极组态为例)
例4.4.1 晶体管电路如图。 UBE(on)，β=50。 当输入电压Ui分别为0V、3V和5V，分析晶 体管的工作状态。
UCC 12V RC 4k
解：1、Ui=0V，晶体管截止 IC=0，Uo=UCC-ICRC=12V
2、Ui=3V，晶体管放大或饱和 Ui 设晶体管放大，则：
I B [Ui U BE(on) ] / RB 40 A
UBE(on)
c
IB
b UBE(on)
c UCE(sat)
e
截止区
PNP晶体管
b
c
e
放大区
b IB
UBE(on)
c
IB
e
饱和区
b UBE(on)
c UCE(sat)
e
截止区
e
放大区
e
饱和区
四、直流偏置下晶体管的工作状态分析
1）根据外电路电源极性判断发射结是正偏还是反偏。
若反偏或正偏电压小于|UBE(on)|，晶体管截止，IB、IC、IE 均为零，外电路决定UBE、UCE和UCB。
iC/mA
iC/mA
II I
uCE/V
uCE/V
0 uCE(sat)III
0 uBE(on)
iC/mA III uCE(sat) 0
iC/mA
uCE/V uBE(on)
uCE/V
0 III
I
II
I
II
NPN晶体管近似伏安特性曲线
PNP晶体管近似伏安特性曲线
晶体管的简化直流模型
NPN晶体管
b
c
b
IB
小功率管，iB≤0 →晶体管进入截止状态。 大功率管， iB≤-ICBO →晶体管的截止。 晶体管截止时，三个电极上的电流均为反向电流，相当 极间开路，此时各极电位由外电路决定。
高二物理竞赛课件晶体管的共射特性曲线
解：电流判断法。
电流的正方向和KCL。IE=IB+ IC
C为发射极
IB
B为基极
B
A为集电极。
管型为NPN管。
A
IA
IC
C
例[3]：测得工作在放大电路中几个晶体管三个电极的电位U1、U2、 U3分别为：
（1）U1、U2、 U3=12V （2）U1=3V、 U2、 U3=12V （3）U1=6V、 U2、 U3=12V （4）U1=6V、 U2、 U3=12V 判断它们是NPN型还是PNP型？是硅管还是锗管？并确定e、b、c。
2.共基直流电流放大系数
I C
I
E
3.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICEO=（1+ ）ICBO
集电极发射极间的反向饱和电流ICEO
交流参数
1.共发射极交流电流放大系数 =iC/iBUCE=const
2. 共基极交流电流放大系数α
α=iC/iE UCB=const
3.特征频率 fT
值下降到1的信号频率
解： 原则：先求UBE，若等于，为硅管；若等于，为锗管。
偏，集电结反偏。
发射结正
NPN管 UBE＞0， UBC＜0，即UC ＞ UB ＞ UE 。 PNP管 UBE＜0， UBC＜0，即UC ＜ UB ＜ UE 。
（1）U1 b、U2 e、U3 c NPN 硅 （2）U1 b、U2 e、U3 c NPN 锗 （3）U1 c、U2 b、U3 e PNP 硅 （4）U1 c、U2 b、U3 e PNP 锗
饱和状态，需要进一步判断。进入步骤（2）。
（2）把三极管放入电路中，电路的拓扑结构回到从前。假设
三极管处于临界饱和状态（三极管既可以认为是处于饱和状态
06第一章(6)共射BJT伏安特性曲线
共射BJT的输出特性曲线： BJT的输出特性曲线 2 共射BJT的输出特性曲线：
（4） 放大区 ： 放大区：
i: ii:
iii:
外电路偏置条件：发射适当正偏， 外电路偏置条件：发射适当正偏，集电结反偏 : VCE＞VBE 输出特性曲线平行等距： 输出特性曲线平行等距：iB 对 iC 有控制作用
曲线平坦， 曲线平坦 ， V CE 变化引起的 ic 变化很小 ，
10
iB=f(VBE)|
VCE=常数
BJT的输入特性曲线为一组曲线 的输入特性曲线为一组曲线
V（BR）EBO
VBE
ICBO＋ICEO
共射BJT BJT的输入特性曲线 1、 共射BJT的输入特性曲线
（1）正向特性： 正向特性：
与二极管正向特性相似
VCE↑→曲线右移→当 VCE≥1V 后 ↑→曲线右移→ 曲线右移 输入特性曲线基本重合， 输入特性曲线基本重合，可以用一条代表 右移的原因是由于基区宽度调制效应( 右移的原因是由于基区宽度调制效应(Early) )
C－E 漏 电 流 或 穿 透 电 流
（ β I ICEO＝ 1＋ ） CBO
I C EO
ICBO
三
BJT的主要特性参数 BJT的主要特性参数
3
极限参数
1) 1 集 电 极 最 大 允 许 电 流 I CM I CM ： 指 β 下 降 到 额 定 值 的 2 ／ 3 时 ， 允 许 的 最 大集 电 极 电 流 2) 集 电 极 最 大 允 许 功 耗 PM
截止区
共射BJT的输出特性曲线： BJT的输出特性曲线 2 共射BJT的输出特性曲线：
(3)
饱合区： 饱合区： 临界饱合线： 临界饱合线： V CB＝0
2.3晶体三极管的伏安特性曲线
iC iB
+
iB (uA)
+
80
T
+ +
uCE=0V
40
u CE ＞1V
u BE +
u CE +
0.2 0.4 0.6 0.8
uBE (V)
硅 0.5V
结并联。 （1）uCE=0V时，相当于两个 结并联。 ） 时 相当于两个PN结并联 （2）当uCE=1V时， 集电结已进入反偏状态， ） 时 集电结已进入反偏状态， 开始收集电子，所以基区复合减少， 开始收集电子，所以基区复合减少， 在同 电压下， 减小。 一uBE 电压下，iB 减小。特性曲线将向右稍 微移动一些。 微移动一些。 再增加时， （3）uCE ≥1V再增加时，曲线右移很不明显。 ） 再增加时 曲线右移很不明显。
3.饱和区 饱和区
饱和模式， 发射结正偏，集电结正偏。 晶体三极管工作在饱和模式 晶体三极管工作在饱和模式，即 发射结正偏，集电结正偏。 特点： 特点： 很小，其值小于0.3V。（仅适合小功率管） 。（仅适合小功率管 （1）VCE 很小，其值小于 ） 。（仅适合小功率管） 之间不满足直流传输方程，并且有I （2）IC 与 IB 之间不满足直流传输方程，并且有 C < β IB ） （3）在工程上，一般忽略 B 的影响，并以 CE = 0.3V 作 ）在工程上，一般忽略I 的影响，并以V 为 放大区和饱和区的分界线 （4）由于存在着体电阻和引线电阻，电流越大，在其上产 ）由于存在着体电阻和引线电阻，电流越大， 压降就越大，相应曲线开始饱和的V 也就越大，因此， 生的 压降就越大，相应曲线开始饱和的 CE 也就越大，因此， 大功率管开始饱和的V 大于小功率管。 大功率管开始饱和的 CE 大于小功率管。
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i 饱和区 4 C / mA
a. UCE ≤ UBE
3
b. IC＜βIB
2
c. UCE 增大Байду номын сангаас IC 增大。
1 （2） 截止区
a. UBE＜死区电压
0
b. IB ≈ 0 c. IC ≈ 0
24 截止区
iB= 100 μA
80 60
40 20 0
6 8 uCE / V
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2. 晶体管及放大电路基础
硅管0.7 V 锗管0.3V
（3） 锗管的 ICBO 比硅管大
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谢 谢！
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2. 晶体管及放大电路基础
2.1 晶体管
2.1.1 晶体管的结构 2.1.2 晶体管的放大状态及工作原理 2.1.3 晶体管共射极接法的伏安特性曲线
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2. 晶体管及放大电路基础
2.1.3 晶体管共射极接法的伏安特性曲线
三极管共射极接法
iB
uBE
iC
iE
uCE
共射极输入特性
iB μA
2. 晶体管及放大电路基础
NPN管与PNP型管的区别
NPN管电路
iB
iC
uBE
iE
uCE
PNP管电路
iB
iC
uBE
iE
uCE
iB、uBE、iC、 iE 、uCE 的极性二者相反
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2. 晶体管及放大电路基础
硅管与锗管的区别: （1） 死区电压约为
硅管0.5 V 锗管0.1V
（2） 导通压降|uBE|
（3） 放大区
i 饱和区 4 C / mA
iB= 100 μA
a. UCE > UBE
3
b. IC = β IB
2 c. IC 与 UCE 无关
80
60
放大区
40
说明晶体管的输出电流 1
IC 只与输入电流 IB 相关，0 2 4
与输出电压 UCE 无关
截止区
20 0
6 8 uCE / V
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uCE 0
uCE 1
1．共射极输入特性 0
iB f (uBE ) UCE一定
uBE V
0.4 0.8
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2. 晶体管及放大电路基础
iB μA
uCE 0
uCE 1
输入特性的特点：
uBE V
0 0.4 0.8
(1) 输入特性是非线性的，有死区。
(2) 当 uCE ≥1V，输入特性曲线几乎 重合在一起，uCE 对输入特性几乎无影响。
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2. 晶体管及放大电路基础
2．共射极输出特性
iC f (uCE )饱IB和一区定
iB
iC
uBE
截止区iE
uCE
输出特性曲线
iC/ mA
4
iB= 100 μA
80
3
60
2
放大区
40
1
20
0
0
2 4 6 8 uCE / V
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2. 晶体管及放大电路基础
各区的特点： （1）饱和区