三极管的伏安特性分析与优化

三极管的特性曲线是指各极电压与电流之间的关系曲线，它是三极管内部载流子运动的外部表现.它反映三极管的性能，是分析放大电路的重要依据.因为三极管的共发射极接法应用最广，故以NPN管共发射极接法为例来分析三极管的特性曲线，图4-19所示为测量三极管特性的实验电路.

图4-19　测量三极管特性的实验电路

由于三极管有三个电极，它的伏安特性曲线比二极管更复杂一些，工程上常用到的是它的输入特性和输出特性.

1.输入特性曲线

当UCE不变时，输入回路中的基极电流IB 与基极-发射极电压UBE之间的关系曲线被称为输入特性曲线，即

当UCE≥1 V时，在一定的UBE条件下，集电结已反向偏置，且内电场已足够大，可以把从发射区扩散到基区的电子中的绝大多数拉到集电区.此时UCE再继续增大，IB也就基本不变.因此UCE≥1 V以后，不同UCE值的各条输入特性曲线几乎重叠在一起.所以通常只画UCE≥1 V的一条输入特性曲线，如图4-20所示.

由三极管的输入特性曲线可看出：三极管的输入特性曲线是非线性的，输入电压小于某一开启值时，三极管不导通，基极电流IB为零，这个开启电压又叫做阈值电压或死区电压.只有当UBE电压大于死区电压时，三极管才会出现IB.对于硅管，其死区电压约为0.5 V，锗管约为0.2 V.当管子正常工作时，发射结压降变化不大，对于硅管约为0.6～0.7 V，对于锗管约为0.2～0.3 V.

2.输出特性曲线

当IB不变时，输出回路中的电流IC与电压UCE之间的关系曲线称为输出特性曲线，即

(www.xing528.com)

图4-20　三极管的输入特性曲线

给定一个基极电流IB，就对应一条特性曲线，所以三极管的输出特性曲线是个曲线族，如图4-21所示.

图4-21　三极管的输出特性曲线

从输出特性曲线可以看出，它可以划分三个区：放大区、截止区、饱和区.

（1）放大区.

输出特性曲线的近于水平部分是放大区.在放大区，IB与IC成正比关系，满足IC=βIB，与UCE变化无关.三极管工作在放大区时，发射结正向偏置，集电结反向偏置.

（2）截止区.

IB=0的曲线以下的IC约为零的区域称为截止区.当IB=0时，IC=ICEO，由于穿透电流ICEO很小，即IC很小，输出特性曲线是一条几乎与横轴重合的直线.对NPN硅管而言，UBE＜0.5 V时即已开始截止，但为了可靠截止，常使UBE＜0.因此，三极管工作在截止区的外部条件是发射结反向偏置，集电结也反向偏置.

（3）饱和区.

当UCE＞0、UBE＞0且｜UCE｜＜｜UBE｜时，集电结和发射结均处于正向偏置，IB的变化对IC的影响较小，两者不成比例，这一区域称为饱和区.饱和时，集电极电流IC基本恒定，IC≈.三极管工作在饱和区的外部条件是发射结正向偏置，集电结也正向偏置.