三极管特性曲线和参数

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常用半导体器件_三极管的输出特性曲线

第四章常用半导体器件
4.3 双极型三极管
例4.3.1 在放大电路中测得4个三极管的各管脚对“地”电位如图所示。试判断各三极管的类型（是NPN型还是PNP型，是硅管还是锗管），并确定e、b、c三个电极。
3V
8V
−3V 2.3V
−5V
0V
−0.8V −1V
3.7V
2V
−0.6V
6V
（a）
0
U(BR)CEO uCE
第四章常用半导体器件
4.3 双极型三极管
2. 三极管型号的意义国家标准对半导体三极管的命名如下:
3 D G 110 B
用字母表示同一型号中的不同规格
用数字表示同种器件型号的序号
用字母表示器件的种类
用字母表示材料
三极管第二位：A 锗PNP管, B 锗NPN管, C 硅PNP管, D 硅NPN管第三位：X 低频小功率管，D 低频大功率管，
B
ic
C
发射结正偏、集电结反偏，管子放大。
第四章常用半导体器件
4.3 双极型三极管
−1.4V 硅管
−2.8V −3.5V 1.1V
锗管
1.3V 1V
12V 硅管 2V
发射结正偏、集电结反偏，管子放大。
发射结偏、集电结均正偏，管子饱和。
UBE=2.7V，远大于发射结正偏时的电压，故管子已损坏。
−0.7V
iC
iB
+
u+−BE
uCE −
当三极管饱和时，UCE 0，C-E iC/mA 饱和区
间如同一个开关的接通。
IB=40μA 4
当三极管截止时，IC 0 ， C-E 3
之间如同一个开关的断开。

三极管特性曲线参数及场效应管

图 02.07 在输出特性曲
线上决定
图02.08 值与IC的关系
2.共基极直流电流放大系数 =（IC－ICBO）/IE≈IC/IE
显然与之间有如下关系: = IC/IE= IB/1+ IB= /1+
②极间反向电流 1.集电极基极间反向饱和电流ICBO ICBO的下标CB代表集电极和基极，O是
显。曲线的右移是三极
管内部反馈所致，右移
不明显说明内部反馈很
小。输入特性曲线的分
区：①死区
②非线性区 ③线性区
图02.05 共射接法输入特性曲线
(2)输出特性曲线
共发射极接法的输出特性曲线如图02.06所示，它是以 iB为参变量的一族特性曲线。现以其中任何一条加以说明，当vCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。当vCE稍增大时，发射结虽处于正向电压之下，但集电结反偏电压很小，如
的增加，特性曲线进
入与vCE轴基本平行的区域 (这与输入特性曲线随vCE增大而右移的图02.06 共发射极接法输出特性曲线原因是一致的) 。（动画2-2）
输出特性曲线可以分为三个区域: 饱和区——iC受vCE显著控制的区域，该区域内vCE的
数值较小，一般vCE＜0.7 V(硅管)。此时发射结正偏，集电结正偏或反偏电压很小。
双极型半导体三极管的特性曲线
本节介绍共发射极接法三极管的特性曲线，即
输入特性曲线—— iB=f(vBE) vCE=const 输出特性曲线—— iC=f(vCE) iB=const 这里，B表示输入电极，C表示输出电极， E表示公共电极。所以这两条曲线是共发射极接法的特性曲线。
iB是输入电流，vBE是输入电压，加在B、E 两电极之间。

三极管的特性曲线

集电极电流IC与集电结电压UCE之间的关系
曲线。实验测得三极管的输出特性曲线如
下图所示。
输出特性
IC(mA )
此区域中UCEUBE， 4 集电结正偏，IB>IC ， UCE0.3V称为饱和区。
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当UCE大于一定的数值时，IC只与IB有关， IC=IB ，且 IC = 100A IB 。此区域称为线性放大区。
3
2
此区域中 : IB=0， IC=ICEO ，UBE< 死区电压，称为截止区。
80A
60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
1 3
6 9
例1.1：判断三极管的工作状态
测量得到三极管三个电极对地电位如图所示，试判断三极管的工作状态。
放大
截止
饱和
实验线路(共发射极接法)
（1）输入特性曲线IB=f (UBE)
它是指一定集电极和发射极电压UCE下，
三极管的基极电流IB与发射结电压UBE之间
的关系曲线。实验测得三极管的输入特性
曲线如下图所示。
vCE = 0V
vCE 1V
（2）输出特性曲线IC=f (UCE)
它是指一定基极电流IB下，三极管的
三极管的特性曲线
1、特性曲线
三极管的特性曲线是指三极管的各电极电压与电流之间的关系曲线，它反映出三极管的特性。它可以用专用以NPN型硅三极管为例，其常用的特性曲线有以下两种。
的图示仪进行
显示，也可通过实验测量得到。
三极管在电路中的连接方式
共发射极连接共基极连接共集电极连接

天津大学模电三极管特性曲线参数及场效应管

Open的字头，代表第三个电极E开路。它相当于集电结的反向饱和电流。
2.集电极发射极间的反向饱和电流ICEO ICEO和ICBO有如下关系 ICEO=（1+ ）ICBO 相当基极开路时，集电极和发射极间的反向
饱和电流，即输出特性曲线IB=0那条曲线所对应的Y坐标的数值。如图02.09所示。
图02.09 ICEO在输出特性曲线上的位置
(1) 输入特性曲线
(2)输出特性曲线
共发射极接法的输出特性曲线如图02.06所示，它是以 iB为参变量的一族特性曲线。现以其中任何一条加以说明，当vCE=0 V时，因集电极无收集作用，iC=0。当vCE稍增大时，发射结虽处于正向电压之下，但集电结反偏电压很小，如
vCE< 1 V vBE=0.7 V vCB= vCE- vBE= <0.7 V 集电区收集电子的能力很弱，iC主要由vCE决定。
半导体三极管的参数
半导体三极管的参数分为三大类: 直流参数交流参数极限参数
(1)直流参数
①直流电流放大系数 1.共发射极直流电流放大系数
=（IC－ICEO）/IB≈IC / IB vCE=const
在放大区基本不变。在共发射极输出特性
曲线上，通过垂直于X轴的直线(vCE=const)来求取IC / IB ，如图02.07所示。在IC较小时和IC较大时，会有所减小，这一关系见图02.08。
时，所对应的集电极电流称为集电极最大允许电流ICM。但当 IC＞ICM时，并不表示三极管会损坏。
图02.08 值与IC的关系
②集电极最大允许功率损耗PCM
集电极电流通过集电结时所产生的功耗， PCM= ICVCB≈ICVCE，
因发射结正偏，呈低阻，所以功耗主要集中在集电结上。在计算时往往用VCE取代VCB。

三极管的特性曲线

三极管的特性曲线
20/131
3.1.3 三极管的特性曲线
三极管的特性指管子各电极的电压与电流的关系曲线。
共发射极接法三极管的特性曲线
Ib是输入电流，Ube是输入电压，加在B、E两电极之间。 Ic是输出电流，Uce是输出电压，从C、E两电极取出。
Ic
输入特性曲线:Ib=f (Ube) Uce=C
输出特性曲线:Ic=f (Uce) Ib=C
制作单位：北京交通大学电子信息工程学院《模拟电子技术》课程组
③ ①②
载流子，且基区复合减少，特性曲
线将向右稍微移动一些, IC / IB 增大。但UCE再增加时，曲线右移很不明显。通常只画一条。
输入特性曲线分三个区 ① 死区
IB Rb
+ Ui-
IC
Uo
IE
Rc
EB EC
② 非线性区 ③ 线性区
发射极正偏时： NPN Si管: Ube= 0.6~0.7V PNP Ge管: Ube= 0.2~0.3V
+ U-i
Rb Ib c
be
Ie
Uo Rc
说明：符号Ube表示矢量信号。
EB
EC
21/13•1 三极管输入特性曲线 IB=f(UBE) U CE=常数
1. UCE=0V时，发射极与集电极短路，
发射结与集Байду номын сангаас结均正偏，实际上
是两个二极管并联的正向特性曲线
。 2. 当UCE ≥1V时,UCB= UCE - UBE >0，集电结已进入反偏状态，开始收集
特点：发射结反偏，集电结反偏。 IB=0 曲线的下方的区域当IB=0 时，IC=ICEO NPN管，UBE< 0.7V(硅管）时管子就处于截止态。

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：。

三极管特性曲线

三极管特性曲线是衡量三极管工作性能的有效方法。

它由四种基本特性曲线构成，分别为正向电压降-电流特性曲线，反向电压降-电流特性曲线，正向电压降势垒曲线和反向电压降势垒曲线。

首先来看正向电压降-电流特性曲线，它会反映出三极管在正向电压降下的电流特性。

随着正向电压的增加，电流也会随之增加，当正向电压达到一定程度时，电流开始减少，而且最终会趋向于一个极限值。

接下来是反向电压降-电流特性曲线，它会反映出三极管在反向电压降下的电流特性。

当反向电压增加时，电流会随之减小，并最终趋向于一个极小值。

正向电压降势垒曲线反映了三极管在正向电压降下的势垒特性。

当正向电压增加时，势垒会随之增加，当正向电压达到一定程度时，势垒开始减少，最终会趋向于一个极限值。

最后是反向电压降势垒曲线，它反映了三极管在反向电压降下的势垒特性。

当反向电压增加时，势垒也会随之减少，最终会趋向于一个极小值。

以上就是三极管特性曲线的基本介绍，由四种基本特性曲线构成，反映了三极管在正反向电压降下的电流和势垒特性。

通过分析三极管特性曲线，可以更清楚地理解三极管的工作原理，并可以更好地掌握其工作性能。

三极管的特性曲线型

三极管的特性曲线型1、输入特性曲线在三极管共发射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压UCE 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。

一般情况下，当UCE≥1V时，集电结就处于反向偏置，此时再增大UCE对iB的影响很小，也即UCE＞1V以后的输入特性与UCE＝1V的一条特性曲线重合，所以，半导体器件手册中通常只给出一条UCE≥1V时的输入特性曲线，如图所示。

输入特性曲线的数学表达式为：iB＝f（uBE）| UCE = 常数三极管的输入特性曲线与二极管的伏安特性曲线很相似，也存在一段死区，硅管的死区电压约为0.5V，锗管的死区电压约为0.2V。

导通后，硅管的UBE约为0.7V，锗管的UBE约为0.3V。

2、输出特性曲线输出特性是指以基极电流IB为常数，输出电压uCE和输出电流iC之间的关系，即：iC＝f（uCE）|IB =常数。

对于不同的IB，所得到的输出特性曲线也不同，所以，三极管的输出特性曲线是一簇曲线。

根据三极管的工作状态不同，可以将输出特性分为三个区域，如图所示。

硅管的管压降为0.7V；锗管的管压降为0.3V。

（1）截止区：指IB=0的那条特性曲线以下的区域。

在此区域里，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态，三极管失去了放大作用，集电极只有微小的穿透电流ICEO。

（2）饱和区：指紫色区域。

在此区域内，对应不同IB值的输出特性曲线族几乎重合在一起。

也就是说，UCE较小时，IC虽然增加，但IC增加不大，即IB失去了对IC的控制能力。

这种情况，称为三极管的饱和。

饱和时，三极管的发射结和集电结都处于正向偏置状态。

三极管集电极与发射极间的电压称为集－射饱和压降，用UCES表示。

UCES很小，通常中小功率硅管UCES＜0.5V。

紫色区域右边缘线称为临界饱和线，在此曲线上的每一点应有|UCE| = |UBE|。

它是各特性曲线急剧拐弯点的连线。

在临界饱和状态下的三极管，其集电极电流称为临界集电极电流，用Ics表示；其基极电流称为临界基极电流，用IBS表示。

晶体三极管的输入输出特性曲线

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3 UCE=O时的等效电路图4 3AX52B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。

三极管的特性曲线

输出特性曲线
当基极电流I B一定时，集电极与发射极之间的电压U CE(也称管压降)与集电极电流I C之间的关系曲线，称为三极管的输出特性曲线。

每取一个I B 值，就有一条输出特性曲线与之对应，如用一组不同的I B值，就可得到图2-8所示的输出特性曲线族。

三极管的输出特性有以下特点：
①当U CE=0时，I C=0，随着U CE的增大，I C跟着增大，当U CE大于1V左右以后，无论U CE怎么变化，I C几乎不变，所以曲线与横轴接近平行。

②当基极电流I B等值增加时，I C比I B增大得多，各曲线可以近似看成平行等距，各曲线平行部分之间的间距大小，反映了三极管的电流放大能力，间距越大，放大倍数越大。

从图中还可以看出，三极管的特性曲线可分为3个区域。

这3个区域对应。

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

③
2. 当UCE ≥1V时,UCB= UCE - UBE >0，集电结已进入反偏状态，开始收集 ①②
载流子，且基区复合减少，特性曲
线将向右稍微移动一些, IC / IB 增大。但UCE再增加时，曲线右移很不明显。通常只画一条。
输入特性曲线分三个区 ① 死区
Rb IB
+ Ui-
IC
IE
Uo Rc
(2) IC=.IB，IC主要受IB的控制。
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三极管的四种工作状态：
重要！
放大工作状态: 发射结正偏，集电结反偏
饱和工作状态: 发射结正偏，集电结正偏截止工作状态：发射结反偏，集电结反偏
反向工作状态：发射结反偏，集电结正偏
Rc
VCC
发射结反偏判断方法：
UBE<0.7V（Si) UBE<0.3V（Ge)
IB=
IB= IB=0
截止区：特点：发射结反偏，集电结反偏。 IB=0 曲线的下方的区域当IB=0 时，IC=ICEO NPN管，UBE< 0.7V(硅管）时管子就处于截止态。
Rc
EC
NP N
E IEn
ICn
IC
C
IE
IEp
IBn ICBO
EB Rb B IB
23/131
说明：符号UCE表示直流信号。
输出特性曲线:Ic=f (Uce) Ib=C
+ U-i
Rb Ib c
be
Ie
Uo Rc
说明：符号Ube表示矢量信号。
EB
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
EC
21/131 三极管输入特性曲线 IB=f(UBE) U CE =常数