[高等教育]晶体三极管的伏安特性曲线.ppt

§1-5-3 晶体三极管的伏安特性曲线 晶体管的伏安特性曲线是描述三极管的各端电流与两个PN结外加电压之间的关系的一种形式，其特点是能直观，全面地反映晶体管的电气性能的外部特性。 晶体管的特性曲线一般用实验方法描绘或专用仪器（如晶体管图示仪）测量得到。 晶体三极管为三端器件，在电路中要构成四端网络，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。  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，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。 （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。 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） 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。 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 1、截止区： 晶体管工作在截止模式下，有： UBE0.7V，UBC0 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。 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；ΔIcΔIB； ② 随着UCE的增加，曲线有些上翘。 此时 : ΔIcΔIB，管子在放大区具有很强的电流放大作用。 结论： 在放大区，UBE 0.7V，UBC 0，Je正偏，Jc反偏，Ic随IB变化而变化，但与UCE的大小基本无关。 ΔIcΔIB，具有很强的电流放大作用！ 3、饱和区： 晶体管工作在饱和模式下： UBE0.7V，UBC0，即：Je、Jc均正偏。 特点：曲线簇靠近纵轴附近，各条曲线的上升部分十分密集，几乎重叠在一起，可以看出： 当 IB 改变时，Ic 基本上不会随之而改变。 晶体管饱和的程度将因IB和Ic的数值不同而改变， 一般规定： 当 UCE=UBE 时的状态为临界饱和（VCB=0） 当 UCE＜UBE 时的状态为过饱和； 饱和时的UCE用UCES表示，三极管深度饱和时UCES很小，一般小功率管的UCES＜ 0.3V，而锗管的UCES＜ 0.1V，比硅管还要小。 4、击穿区 随着UCE增大，加在JE上的反向偏置电压UCB相应增大。 当UCE增大到一定值时，集电结就会发生反向击穿，造成集电极电流Ic剧增，这一特性表现在输出特性图上则为击穿区域。 造成击穿的原因： 由于集电结是轻掺杂的，产生的反向击穿主要是雪崩击穿，击穿电压较大。除此之外，在基区宽度很小的三极管中，还会发生特有的穿通击穿，即：当UCE增大时，UCB相应增大，导致集电结Jc的阻挡层宽度增宽，直到集电结与发射结相遇，基区消失，这时发射区的多子电子将直接受集电结电场的作用，引起集电极电流迅速增大，呈现类似击穿的现象。 三极管的反向击穿主要表现为集电结的雪崩击穿。 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。 （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