极管特性曲线分析

目录

一、三极管特性曲线分析 (1)

三极管结构 (1)

三极管输入特性曲线 (2)

三极管输出特性曲线 (2)

二、三极管应用举例 (3)

三极管在放大状态下的应用 (3)

三极管在开关状态下的应用 (3)

三、线性电路和非线性电路 (4)

线性电路理论 (4)

非线性电路理论 (5)

线性电路的分析应用举例 (6)

非线性电路的分析应用举例 (7)

四、数字电路和模拟电路 (8)

数字电路 (8)

模拟电路 (8)

数字电路和模拟电路区别与联系 (9)

五、总结与体会 (9)

六、参考文献 (10)

三极管输入输出曲线分析

——谈线性电路与非线性电路

摘要：三极管是电路分析中非常重要的一个元器件。本文主要分析了三极管输入输出特性曲线，介绍了线性电路和非线性电路的理论在分析工具的不同之处。同时，线性电路和非线性电路在分析电路时各有着不同的用处。最后，介绍了数字电路及模拟电路区别与联系。

关键词：三极管；数字电子技术；模拟电子技术

一、三极管特性曲线分析

三极管结构

双极结型三极管是由两个PN结背靠背构成。三极管按结构不同一般可分为PNP和NPN 两种。

图1-1 三极管示意图及符号

PNP型三极管和NPN型三极管具有几乎等同的电流放大特性，以下讨论主要介绍NPN 型三极管工作原理。NPN型三极管其两边各位一块N型半导体，中间为一块很薄的P型半导体。这三个区域分别为发射区、集电区和基区，从三极管的三个区各引出一个电极，相应的称为发射极（E）、集电极（C）和基极（B）。虽然发射区和集电区都是N型半导体，但是发射区的掺杂浓度比集电区的掺杂浓度要高得多。另外在几何尺寸上，集电区的面积比发射区的面积要大。由此可见，发射区和集电区是不对称的。

双极型三极管有三个电极：发射极（E）、集电极（C）、基极（B），其中两个可以作为输入，两个可以作为输出，这样就有一个电极是公共电极。三种接法就有三种组态：共发射极接法（CE）、共基极接法（CC）、共集电极接法（CB）。这里只以共射接法为例分析其输入输出曲线。

图1-2 三极管三种组态

晶体三极管的输入特性和输出特性曲线描述了各电极之间电压、电流的关系。 三极管输入特性曲线

输入特性曲线描述了在管压降CE U 一定的情况下，基极电流B i 与发射结压降BE U 之间的函数关系，即()CE C B BE U

i f u ==。

图1-3 三极管输入特性曲线

三极管输出特性曲线

输出特性曲线描述是基极电流B I 为一常量时，集电极电流C i 与管压降CE u 之间的函数关系，即()B C CE I C i f u ==。

输出特性曲线可以分为三个工作区域，如下图所

示：

在饱和区内，发射结和集电结均处于正向偏置。C

i 主要随CE u 增大而增大，对B i 的影响不明显，即当BE u 增

大时，B i 随之增大，但C i 增大不大。在饱和区，C i 和B

i 之间不再满足电流传输方程，即不能用放大区中的β来

描述C i 和B i 的关系，三极管失去放大作用。

在放大区内，发射结正向偏置，集电结反向偏置，各输出特性曲线近似为水平的直线，

1. 死区

2. 线性区

3. 非线性区

U ce =0V 时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的

正向特性曲线。

当1CE U V >，

0cb ce be U U U =->时,，集电结已进入反偏状态，开始1CE U V >收集载流子，且基区复合减少， 特性曲线将

向右稍微移动一些, I C / I B 增大。但

U ce 再增加时，曲线右移很不明显。

表示当B i 一定时， 图1-4 三极管输出特性曲线

C i 的值基本上不随CE u 而变化。

此时表现出B i 对C i 的控制作用，C B I I β=。三极管在放大电路中主要工作在这个区域中。

一般将0b I ≤的区域称为截止区，由图可知，C I 也近似为零。在截止区，三极管的发射结和集电结都处于反向偏置状态。

二、 三极管应用举例

三极管在电路中有着非常重要的应用地位。

三极管在放大状态下的应用

分压式电流负反馈放大电路是各种电子设备

中经常采用的一种弱信号放大电路，其核心部件就

是三极管，当三极管工作在放大状态，那么在通电

过程中，三极管静态时的工作电压必须满足发射极

正偏，集电极反偏，而且随着输入信号的变化，各

种电压或电流都能随着发生相应的变化， 图2-1 分压式电流负反馈放大电路 不能出现信号的失真现象。

三极管在开关状态下的应用

三极管的开关特性在数字电路中应用广泛，

是数字电路最基本的开关元件。当处于开状态时,

三极管为处于饱和状态,Uce ≤Ube ，Uce 间的电压

很小,一般小于PN 结正向压降(<.当处于关状态时,

基极电流Ib 为＞1V 时为放大状态 。右图是共射

型三极管典型电路，同时参考三极管输出特性曲

线进行分析。

三极管是以基极电流B i 作为输入，操控整个 图2-2 共射型三极管电路

三极管的工作状态。若三极管是在截止区，B i 趋近于0 (BE V 亦趋近于0)，C 极与E 极间约呈断路状态，C i = 0，CE CC V V =。

若三极管是在线性区， B i 的值适中 (0.7BE V V =)， C fe B I h I =，呈比例放大，CE CC C C CC fe B V V R I V h I =-=-可被 B I 操控。若三极管在饱和区，B I 很大，

0.8BE V V =0.2CE V V =，0.6BC V V

=，C

fe B I h I ≤，B-C 与B-E 两接面均为正向偏压，C-E 间等同于一个带有 V 电位落差的通路，可得(0.2)/C CC C I V R =-，C I 与 B I 无关了，因此时的B I 大过线性放大区的B I 值，C fe B I h I <是必然的。三极管在截止态时 C-E 间如同断路，在饱和态时C-E 间如同通路 (带有 V 电位降)，因此可以作为开关。控制此开关的是B I ，也可以用BB V 作为控制的输入讯号。下图显示三极管开关的通路、断路状态，及其对应的等