三极管特性曲线

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。
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一、输入特性曲线
输入特性是指三极管输入回路中，加在基
极和发射极的电压UBE与由它所产生的基极电 流IB之间的关系。
（1）UCE = 0时相当于集电极与发射极短路，
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③ 简化电路模型：

前面我们讲到三极管在饱和模式和截止模式下 呈现受控开关特性，那么，它工作在这两种模式 的转换之下就可实现开关电路，现在我们分别来 看一下其饱和模式和截止模式下的等效电路。
以共发射极接法为例：

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UCES 0.3V
UBES= 0.7V
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五、三极管的主要参数
三极管的参数是用来表征管子各方面性能及其运 用范围的指标，可以做为电路设计，调整和使用 时的参考。其主要参数有： 1、电流放大系数：
此时，IB和UBE的关系就是发射结和集电结两个 正向二极管并联的伏安特性。
因为此时JE和JC均正偏，IB是发射区和集电
区分别向基区扩散的电子电流之和。
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输入特性 曲线簇
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（2）UCE≥1V 即：给集电结加上固定的反向
电压，集电结的吸引力加强！使得从发射区进入 基区的电子绝大部分流向集电极形成Ic。
现在我们所见的是共射输出特性曲线表示以
IB为参变量时，Ic和UCE间的关系：
即 Ic= f(UCE)|IB = 常数 实测的输出特性曲线如图所示：根据外加电
压的不同，整个曲线可划分为四个区： 放大区、截止区、饱和区、击穿区
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二、输出特性 IC(mA ) 此区域满 4 足IC=IB 3 称为线性 区（放大 区）。 2
2、温度对ICBO的影响：ICBO是集电结的反向饱和电流，
它随温度变化的规律是：温度每升高10℃，ICBO约增大 一倍。
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3、温度对β的影响：晶体管的电流放大系数β
随温度升高而增大，变化规律是：每升高1℃，β 值增大0.5～1%。
在输出特性曲线上，曲线间的距离随温度升
高而增大。
总之： 温度对UBE、ICBO和 β的影响反映在管
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2、极间反向电流：
ICEO = (1+β) ICBO
其中:
ICBO 指发射极开路时，集电极与基极
间的反向饱和电流;ICEO 又叫ICEO(pt)，指基极 开路时，集电极与发射极间的穿透电流。
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3、特征频率fT
fT是反映晶体管中两个PN结电容的影响的
参数
当输入信号的频率增高到一定值后，结电
直流放大系数： I C , I C
IE
IB
（以上系数在讨论大幅度信号变化或涉及直流量时使用）
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交流放大系数：
I C I C , I E I B

（以上系数在讨论小信号的变化量时使用） 当 , 基本不变（或在IE的一个相当大的范围内） 时，有：
IB(A)
80
UCE 1V
工作压降： 硅管 UBE0.6~0.7V,锗 管UBE0.2~0.3V。
60 死区电 压，硅管 0.5V，锗 管0.2V。
40 20
0.4
0.8
UBE(V)
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二、输出特性曲线
输出特性通常是指在一定的基极电流IB控制
下，三极管的集电极与发射极之间的电压UCE同 集电极电流Ic的关系。
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1、截止区：
晶体管工作在截止模式下，有： UBE<0.7V，UBC<0 所以： IB ≤ 0，IE = IC = 0 结论： 发射结Je反向偏置时，晶体管是截止的。
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2、放大区
晶体管工作在放大模式下 : UBE > 0.7V, UBC < 0，此时特性曲线表现为 近似水平的部分，而且变化均匀，它有两个 特点： ① Ic的大小受IB的控制；ΔIc>>ΔIB； ② 随着UCE的增加，曲线有些上翘。 此时 : ΔIc>>ΔIB，管子在放大区具有很强的 电流放大作用。
同时，在相同的UBE值条件下，流向基极的
电流IB减小，即特性曲线右移，
总之，晶体管的输入特性曲线与二极管的正
向特性相似，因为b、e间是正向偏置的PN结 （放大模式下）
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1.3.4 特性曲线
IB
IC mA
A
RB V UBE V
EC
UCE
EB
实验线路
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一、输入特性
UCE =0.5V
UCE=0V
当UCE大于一 定的数值时，IC 100A 只与IB有关， IC=IB。 80A
60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
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1 3
6 9
4
3
2
IC(mA ) 此区域中UCEUBE, 100A 集电结正偏， IB>IC，UCE0.3V 80A 称为饱和区。 60A
40A 20A IB=0 12 UCE(V)
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5、晶体管三极管的工作特点如下：
（1）为了在放大模式信号时不产生明显的失真，
三极管应该工作在输入特性的线性部分，而且始 终工作在输出特性的放大区，任何时候都不能工 作在截止区和饱和区。
（2）为了保证三极管工作在放大区，在组成放大
电路时，外加的电源的极性应使三有管的发射结 处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。
容将起到明显的作用，使β下降，因此， fT是
指使β下降到1时输入信号的频率。
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集-射极反向截止电流ICEO
集电结反 偏有ICBO C
ICEO= IBE+ICBO ICEO受温度影响
很大，当温度上 升时，ICEO增加 很快，所以IC也 相应增加。三极 管的温度特性较 差。 根据放大关系， 由于IBE的存 在，必有电流 IBE。
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U(BR)CBO：发射极开路时，集-基极间的反向击穿电 压，即集电结所允许的最高反向电压，一般为几 十～几千伏。
U(BR)CEO：基极开路时，集-射极间的反向击穿电
压。 一般地：U(BR)CBO>U(BR)CEO （3）集电极最大允许功率损耗PCM：PCM = Ic〃UCE PCM决定于管子允许的温升，管子在使用时的功 耗不能超过PCM，而且要注意散热，Si管为150℃， Ge管为70℃即为上限温度。
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集电极最大允许功耗PCM
• 集电极电流IC
IC ICM
安全工作区
流过三极管，
所发出的焦耳 热为：
ICUCE=PCM
PC =ICUCE
• 必定导致结温
上升，所以PC
有限制。
PCPCM
U(BR)CEO
UCE
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六、晶体三极管的应用

作为三端器件的晶体三极管是伏安特性为非线性的有源 器件，工作在放大区时具有正向受控作用，等效为一个受 控电流源，而工作在饱和区和截止区时具有可控开关特性。 这种非线性和可控性（正向受控和可控开关）是实现众多 功能电路的基础，或者说，众多的应用电路都是以三极管 为核心，配以合适的管外电路组成的。 利用三极管组成的电路可以有：
子上的集电极电流 Ic上，它们都是使 Ic随温度升 高而增大，这样造成的后果将在后面的放大电路 的稳定及反馈中详细讨论。
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四、三极管的开关工作特性：
（轮流工作在饱和模式和截止模式下） 三极管的开关特性在数字电路中用得非常广
泛，是数电路中最基本的开关元件，通常不是 工作在饱和区就是工作在截止区，而放大区只 是出现在三极管由饱和区变为截止或由截止变 为饱和的过渡过程中，是瞬间即逝的， 因此对开关管，我们要特别注意其开关条件 和它在开关状态下的工作特点。（重点在结论）
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（3）即使三极管工作在放大区，由于其输入，输
出特性并不完全理想（表现为曲线而非直线）， 因此放大后的波形仍有一定程度的非线性失真。
（4）由于三极管是一个非线性元件，其各项参数
（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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VCC

如右图电路中：
Rc 1k
当UI=0时， 晶体 管截止 当UI=3V时，晶 体管饱和导通。

Vi 3v
0 0
Rb 20k
IB
IC
Vo
0
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① 饱和导通条件及饱和时的特点： 条件：三极管临界饱和时 UCE=UCES , Ic=ICS , 由上面电路知 ： IB=IBS
I CS I BS
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② 截止条件及截止时的特点：
条件：UBE<UON= 0.5V，VON为硅管发射结的死 区电压。 由三极管的输入特性知道，当UBE < 0.5V时，管 子基本上截止的，所以，在数字电路的分析估算 中，常把UBE< 0.5V作为截止条件。

特点：三极管截止时，IB ≈ 0 , Ic ≈ 0，如同断开 的开关。
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1 3
6 9
IC(mA )
4 3
2Hale Waihona Puke 1 3 6此区域中 : 100A IB=0,IC=ICEO 80A BE< 死区 ,U 电压，称为 60A 截止区。 40A 20A IB=0 12 UCE(V)
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输出特性曲线簇
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输出特性三个区域的特点:
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=IB , 且 IC = IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， IB>IC，UCE0.3V (3) 截止区： UBE< 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO 0