1、11-5-3 1-5-3 晶體三極管的伏安特性曲線晶體三極管的伏安特性曲線E 晶體管的伏安特性曲線是描述三極管的各端電流與晶體管的伏安特性曲線是描述三極管的各端電流與兩個兩個PNPN結(jié)外加電壓之間的關(guān)系的一種形式，其特點(diǎn)是能結(jié)外加電壓之間的關(guān)系的一種形式，其特點(diǎn)是能直觀，全面地反映晶體管的電氣性能的外部特性。直觀，全面地反映晶體管的電氣性能的外部特性。E 晶體管的特性曲線一般用實(shí)驗方法描繪或?qū)Ｓ脙x器晶體管的特性曲線一般用實(shí)驗方法描繪或?qū)Ｓ脙x器（如晶體管圖示儀）測量得到。（如晶體管圖示儀）測量得到。E 晶體三極管為三端器件，在電路中要構(gòu)成四端網(wǎng)絡(luò)，晶體三極管為三端器件，在電路中要構(gòu)成四端網(wǎng)絡(luò)，它

2、的每對端子均有兩個變量（它的每對端子均有兩個變量（端口電壓和電流端口電壓和電流），因此），因此要在平面坐標(biāo)上表示晶體三極管的伏安特性，就必須采要在平面坐標(biāo)上表示晶體三極管的伏安特性，就必須采用兩組曲線簇，我們最常采用的是用兩組曲線簇，我們最常采用的是輸入特性曲線簇輸入特性曲線簇和和輸輸出特性曲線簇。出特性曲線簇。2ICmA AVVVCEVBERBIBECEB 實(shí)驗線路實(shí)驗線路3VCE 1VIB( A)VBE(V)204060800.40.8工作壓降：工作壓降： 硅管硅管VBE 0.60.7V,鍺管鍺管VBE 0.20.3V。VCE=0VVCE =0.5V 死區(qū)電死區(qū)電壓，硅管壓，硅管0.5V，

3、鍺，鍺管管0.2V。CE)(BEBUufi 一、輸入特性曲線一、輸入特性曲線4E 輸入特性是指三極管輸入回路中，加在基極和發(fā)射輸入特性是指三極管輸入回路中，加在基極和發(fā)射極的電壓極的電壓V VBEBE與由它所產(chǎn)生的基極電流與由它所產(chǎn)生的基極電流I IB B之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。E（1 1）V VCE CE = 0= 0時相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，此時，時相當(dāng)于集電極與發(fā)射極短路，此時，I IB B和和V VBEBE的關(guān)系就是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個正向二極管并的關(guān)系就是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個正向二極管并聯(lián)的伏安特性。聯(lián)的伏安特性。E 因為此時因為此時J JE E和和J JC C均正偏，均正偏，I IB

4、 B是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)分別向是發(fā)射區(qū)和集電區(qū)分別向基區(qū)擴(kuò)散的電子電流之和?；鶇^(qū)擴(kuò)散的電子電流之和。 一、輸入特性曲線一、輸入特性曲線5（2 2）V VCECE1V 1V 即：給集電結(jié)加上固定的反向電壓，集即：給集電結(jié)加上固定的反向電壓，集電結(jié)的吸引力加強(qiáng)！使得從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子絕大電結(jié)的吸引力加強(qiáng)！使得從發(fā)射區(qū)進(jìn)入基區(qū)的電子絕大部分流向集電極形成部分流向集電極形成I Ic c。 同時，在相同的同時，在相同的V VBEBE值條件下，流向基極的電流值條件下，流向基極的電流I IB B減小，減小，即特性曲線右移，即特性曲線右移， 總之，晶體管的輸入特性曲線與二極管的正向特性相似，總之，晶體管的輸入

5、特性曲線與二極管的正向特性相似，因為因為b b、e e間是正向偏置的間是正向偏置的PNPN結(jié)（放大模式下）結(jié)（放大模式下）6二、輸出特性曲線二、輸出特性曲線E 輸出特性通常是指在一定的基極電流輸出特性通常是指在一定的基極電流I IB B控制下，三控制下，三極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓V VCECE同集電極電流同集電極電流I Ic c的的關(guān)系。關(guān)系。E 現(xiàn)在我們所見的是共射輸出特性曲線表示以現(xiàn)在我們所見的是共射輸出特性曲線表示以I IB B為參變?yōu)閰⒆兞繒r，量時，I Ic c和和V VCECE間的關(guān)系：間的關(guān)系：E 即即 I Ic c= f(V= f(VCECE)

6、| )|IBIB = = 常數(shù)常數(shù)E 實(shí)測的輸出特性曲線如圖所示：根據(jù)外加電壓的不實(shí)測的輸出特性曲線如圖所示：根據(jù)外加電壓的不同，整個曲線可劃分為四個區(qū)：同，整個曲線可劃分為四個區(qū)： 放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、擊穿區(qū)放大區(qū)、截止區(qū)、飽和區(qū)、擊穿區(qū)7輸出特性B)(CECIufi 對應(yīng)于一個對應(yīng)于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變變化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)化很大？為什么進(jìn)入放大狀態(tài)曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？飽和區(qū)飽和區(qū)放大區(qū)放大區(qū)截止區(qū)截止區(qū)BiCi常量CEBCUii8二、輸出特性二、輸出特性IC(m

7、A )1234VCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域滿此區(qū)域滿足足IC= IB稱為線性稱為線性區(qū)（放大區(qū)（放大區(qū)）。區(qū)）。 當(dāng)當(dāng)VCE大于一大于一定的數(shù)值時，定的數(shù)值時，IC只與只與IB有關(guān)，有關(guān)，IC= IB。9IC(mA )1234VCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中VCE VBE,集電結(jié)正偏，集電結(jié)正偏， IBIC，VCE 0.3V稱為飽和區(qū)。稱為飽和區(qū)。10IC(mA )1234VCE(V)36912IB=020 A40 A60 A80 A100 A此區(qū)域中此區(qū)域中 : IB=0,IC=ICEO

8、,VBE 死區(qū)電死區(qū)電壓，稱為截壓，稱為截止區(qū)。止區(qū)。11晶體管的三個工作區(qū)域狀態(tài)狀態(tài)uBEiCuCE截止截止UonICEOVCC放大放大 UoniB uBE飽和飽和 Uon iB uBE臨界飽和：臨界飽和： Uce = Ube , ic =ib過飽和（深度飽和）：過飽和（深度飽和）： Uce Ube , ic ib12擊穿區(qū)擊穿區(qū)E 隨著隨著V VCECE增大，加在增大，加在J Jc c上的反向偏置電壓上的反向偏置電壓V VCBCB相相應(yīng)增大。應(yīng)增大。E 當(dāng)當(dāng)V VCECE增大到一定值時，集電結(jié)就會發(fā)生反向擊增大到一定值時，集電結(jié)就會發(fā)生反向擊穿，造成集電極電流穿，造成集電極電流Ic Ic劇

9、增，這一特性表現(xiàn)在輸劇增，這一特性表現(xiàn)在輸出特性圖上則為擊穿區(qū)域。出特性圖上則為擊穿區(qū)域。13晶體管三極管的工作特點(diǎn)如下：晶體管三極管的工作特點(diǎn)如下：（1 1）為了在放大模式信號時不產(chǎn)生明顯的失真，三極管應(yīng)）為了在放大模式信號時不產(chǎn)生明顯的失真，三極管應(yīng)該工作在輸入特性的線性部分，而且始終工作在輸出特性的該工作在輸入特性的線性部分，而且始終工作在輸出特性的放大區(qū)，任何時候都不能工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。放大區(qū)，任何時候都不能工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。（2 2）為了保證三極管工作在放大區(qū)，在組成放大電路時，）為了保證三極管工作在放大區(qū)，在組成放大電路時，外加的電源的極性應(yīng)使三有管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)

10、，外加的電源的極性應(yīng)使三有管的發(fā)射結(jié)處于正向偏置狀態(tài)，集電結(jié)則處于反向偏置狀態(tài)。集電結(jié)則處于反向偏置狀態(tài)。14（3 3）即使三極管工作在放大區(qū)，由于其輸入，輸出特性并）即使三極管工作在放大區(qū)，由于其輸入，輸出特性并不完全理想（表現(xiàn)為曲線而非直線），因此放大后的波形仍不完全理想（表現(xiàn)為曲線而非直線），因此放大后的波形仍有一定程度的非線性失真。有一定程度的非線性失真。（4 4）由于三極管是一個非線性元件，其各項參數(shù)（如）由于三極管是一個非線性元件，其各項參數(shù)（如 、r rbebe等）都不是常數(shù)，因此在分析三極管組成的放大電路時，不等）都不是常數(shù)，因此在分析三極管組成的放大電路時，不能簡單地采用線性

11、電路的分析方法。而放大電路的基本分析能簡單地采用線性電路的分析方法。而放大電路的基本分析方法是圖解法和微變等效電路（小信號電路分析）法。方法是圖解法和微變等效電路（小信號電路分析）法。15三、溫度對晶體管特性的影響三、溫度對晶體管特性的影響B(tài)EBBBECEO )(uiiuIT不變時，即不變時16三、溫度對晶體管特性的影響三、溫度對晶體管特性的影響E 由于三極管也是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，和二極管一樣，溫由于三極管也是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成，和二極管一樣，溫度對晶體管的特性有著不容忽視的影響。表現(xiàn)在以下三個度對晶體管的特性有著不容忽視的影響。表現(xiàn)在以下三個方面：方面： 1 1、溫度對、溫度對V VBEBE的

12、影響：輸入特性曲線隨溫度升高向的影響：輸入特性曲線隨溫度升高向左左移，移，這樣在這樣在I IB B不變時，不變時，V VBEBE將減小。將減小。V VBEBE隨溫度變化的規(guī)律與二隨溫度變化的規(guī)律與二極管正向?qū)妷阂粯?，即：溫度每升高極管正向?qū)妷阂粯?，即：溫度每升?1，V VBEBE減小減小2 22.5mV2.5mV。 2 2、溫度對、溫度對I ICBOCBO的影響：的影響：I ICBOCBO是集電結(jié)的反向飽和電流，它是集電結(jié)的反向飽和電流，它隨溫度變化的規(guī)律是：溫度每升高隨溫度變化的規(guī)律是：溫度每升高1010，I ICBOCBO約增大一倍。約增大一倍。17 3 3、溫度對、溫度對 的影

13、響：晶體管的電流放大系數(shù)的影響：晶體管的電流放大系數(shù) 隨隨溫度升高而增大，變化規(guī)律是：每升高溫度升高而增大，變化規(guī)律是：每升高11， 值值增大增大0.50.51%1%。 在輸出特性曲線上，曲線間的距離隨溫度升在輸出特性曲線上，曲線間的距離隨溫度升高而增大。高而增大。E 總之：總之： 溫度對溫度對V VBEBE、I ICBOCBO和和 的影響反映在管的影響反映在管子上的集電極電流子上的集電極電流 Ic Ic上，它們都是使上，它們都是使 Ic Ic隨溫度升隨溫度升高而增大，這樣造成的后果將在后面的放大電路高而增大，這樣造成的后果將在后面的放大電路的穩(wěn)定及反饋中詳細(xì)討論。的穩(wěn)定及反饋中詳細(xì)討論。18

14、 四、三極管的開關(guān)工作特性：四、三極管的開關(guān)工作特性：E （輪流工作在飽和模式和截止模式下）（輪流工作在飽和模式和截止模式下）E 三極管的開關(guān)特性在數(shù)字電路中用得非常廣泛，是三極管的開關(guān)特性在數(shù)字電路中用得非常廣泛，是數(shù)電路中最基本的開關(guān)元件，通常不是工作在飽和區(qū)數(shù)電路中最基本的開關(guān)元件，通常不是工作在飽和區(qū)就是工作在截止區(qū)，而放大區(qū)只是出現(xiàn)在三極管由飽就是工作在截止區(qū)，而放大區(qū)只是出現(xiàn)在三極管由飽和區(qū)變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)轱柡偷倪^渡過程中，是瞬和區(qū)變?yōu)榻刂够蛴山刂棺優(yōu)轱柡偷倪^渡過程中，是瞬間即逝的間即逝的. .E 因此對開關(guān)管，我們要特別注意其開關(guān)條件和它在因此對開關(guān)管，我們要特別注意其開關(guān)條

15、件和它在開關(guān)狀態(tài)下的工作特點(diǎn)。（重點(diǎn)在結(jié)論開關(guān)狀態(tài)下的工作特點(diǎn)。（重點(diǎn)在結(jié)論）19p 如右圖電路中：如右圖電路中：p 當(dāng)當(dāng)V VI I=0=0時，時， 晶體晶體管截止管截止p 當(dāng)當(dāng)V VI I=3V=3V時，晶時，晶體管飽和導(dǎo)通。體管飽和導(dǎo)通。Rb20kRc1k3v000VoViVCCIBIC20 飽和導(dǎo)通條件及飽和時的特點(diǎn)：飽和導(dǎo)通條件及飽和時的特點(diǎn)： 條件：三極管臨界飽和時條件：三極管臨界飽和時 V VCECE=V=VCES CES , Ic, Ic=I=ICS CS , I, IB B=I=IBSBS 由上面電路知由上面電路知 ： 其中其中V VCESCES很小很小 ！CCCSBSCCC

16、CESCCSREIIRERVEI. 21 在工作中，若三極管的基極電流在工作中，若三極管的基極電流I IB B大于臨界飽和時大于臨界飽和時的的I IBSBS，則晶體管，則晶體管T T飽和導(dǎo)通，即飽和導(dǎo)通，即 當(dāng)當(dāng) : : 時，時，T T 導(dǎo)通導(dǎo)通 特點(diǎn)：由輸入和輸出特性知：對硅管來說，飽和特點(diǎn)：由輸入和輸出特性知：對硅管來說，飽和導(dǎo)通后，導(dǎo)通后，V VBEBE=V=VBESBES= 0.7V= 0.7V，V VCECE= V= VCESCES0.3V0.3V，如同閉如同閉合的開關(guān)。合的開關(guān)。CCBSBREII 22 截止條件及截止時的特點(diǎn)：截止條件及截止時的特點(diǎn)：p 條件：條件：V VBEBE

17、VVONON= 0.5V= 0.5V，V VONON為硅管發(fā)射結(jié)的死區(qū)電壓。為硅管發(fā)射結(jié)的死區(qū)電壓。p 由三極管的輸入特性知道，當(dāng)由三極管的輸入特性知道，當(dāng)V VBE BE 0.5V 0.5V時，管子基本時，管子基本上截止的，所以，在數(shù)字電路的分析估算中，常把上截止的，所以，在數(shù)字電路的分析估算中，常把V VBEBE VV(BR)CEO(BR)CEO（3 3）集電極最大允許功率損耗）集電極最大允許功率損耗P PCMCM：P PCM CM = I= Ic cV VCECE P PCMCM決定于管子允許的溫升，管子在使用時的功耗不能超決定于管子允許的溫升，管子在使用時的功耗不能超過過P PCMCM

18、，而且要注意散熱，而且要注意散熱，S Si i管為管為150150，GeGe管為管為7070即為上即為上限溫度。限溫度。32 集電極最大允許功耗集電極最大允許功耗PCM 集電極電流集電極電流IC 流過三極管，流過三極管， 所發(fā)出的焦耳所發(fā)出的焦耳 熱為：熱為：PC =ICVCE 必定導(dǎo)致結(jié)溫必定導(dǎo)致結(jié)溫 上升，所以上升，所以PC 有限制。有限制。PCPCMICVCEICVCE=PCMICMV(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)33六、晶體三極管的應(yīng)用六、晶體三極管的應(yīng)用p 作為三端器件的晶體三極管是伏安特性為非線性的有源器作為三端器件的晶體三極管是伏安特性為非線性的有源器件，工作在放大區(qū)時具有正向受控作用，等效為一個受控電件，工作在放大區(qū)時具有正向受控作用，等效為一個受控電流源，而工作在飽和區(qū)和截止區(qū)時具有可控