晶体三极管的输入、输出特性曲线 .doc

晶体三极管的输入、输出特性曲线 　　三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能的外部表现。从使用三极管的角度来说，了解它的特性曲线是重要的。由于三极管有两个PN结，因此它的特性曲线不像二极管那样简单。最常用的有输入特性和输出特性曲线两种，在实际应用中，通常利用晶体管特性图示仪直接观察，也可用图1的电路进行测试逐点描绘。 　　（一） 输入特性曲线 　　输入特性是指，当三极管的集电极与发射极之间电压UCE保持为某一固定值时，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE与基极电流IB之间的关系。 　　以3DG130C为例，按图1实验电路测试。当UCE分别固定在0和1伏两种情况下，调整RP1测得的IB和UBE的值，列于表1。它的输入特性曲线，如图2所示。为了说明输入特性，图中画出两种曲线，表示UCE不同的两种情况。但两条线不会同时存在。 　　图1 晶体三极管输入、输出特性实验电路 图2 晶体三极管输入特性曲线 　　表1 三极管输入特性数据 　　1. 当UCE＝0伏时，也就是将三极管的集电极与发射极短接，如图3所示，相当于正向接法的两个并联二极管。图2中曲线A的形状跟二极管的正向伏安特性曲线非常相似， IB和UBE也是非线性关系。 　　2. 当UCE＝1伏时，集电结反偏，产生集电极电流IC，在相同的UBE条件下，基极电流IB就要减小。（图2中a点降到b点），因此曲线B相对曲线A右移一段距离。可见， UCE对IB有一定影响。当UCE＞1伏以后， IB与UCE几乎无关，其特性曲线和UCE＝1伏那条曲线非常接近，通常按UCE＝1伏的输出特性曲线分析。 　　图3 UCE＝0时的等效电路 图4 3AX52B的输入特性曲线 　　图4是3AX52B锗三极管的输入特性，注意横坐标是－UBE，这是指PNP型锗管的基极电位低于发射极电位。可见，锗管和硅管它们的输入特性曲线都是非线性的，都有“死区”，锗管和硅管相比，锗管在较小的UBE值下，就可使发射结正偏导通。当三极管在正常放大状态时，以发射极作为公共端，则NPN型硅管UBE约为0.7伏， PNP锗管UBE约为－0.3伏。 　　（二） 输出特性曲线 　　输出特性是指，当三极管基极电流IB一定时，三极管的集电极电流IC与集电极电压UCE之间的关系。 　　以3DG130C为例，仍用图1所示电路测试。当基极电流固定在某一值时调整RP2的阻值，可以测量若干组UCE与IC的值，将它们逐点描绘，就得到它们的关系曲线。表2所列IB＝0.30毫安时一组UCE与IC的值，描绘的曲线如图5所示。如果分别在不同的IB时，测出相应的IC与UCE的值，就可描绘出三极管的输出特性曲线，如图6所示。 　　表2 IB＝0.30毫安时UCE与IC数据 　　图5 IB＝0.30毫安时输出特性曲线　　 图6 晶体三极管的输出特性曲线簇 　　从输出特性曲线簇上可以看到，每条曲线都有上升弯曲和平行部分，各条曲线的上升部分很陡，几乎重合在一起，而平行部分按IB的值从小到大，由下向上排列，反映了三极管不同的工作状态。 　　我们知道三极管具有电流放大作用，但这种放大作用并不是在任何情况下都能实现的，当三极管各极上电压和电流发生变化时，它的工作状态就不同。三极管有截止、饱和、放大三种工作状态，对应这三种工作状态，可把三极管的输出特性曲线簇分为三个区域。 　　1. 截止区即IB＝0这根曲线以下的阴影部分。三极管截止的条件是，集电结与发射结都处于反向偏置状态。从图中我们看到，当IB＝0时， IC≠0，此时的IC叫穿电流ICEO，而且ICEO很小，它不受基极控制，与放大无关。因此截止状态的特征是IB≤0， IC≈0， UCE≈UGB2，相当于集电结－发射结之间断开，三极管失去放大作用。 　　2. 饱和区即曲线左侧的阴影区，包括曲线的上升和弯曲部分。三极管饱和的条件是，集电结与发射结都处于正向偏置状态。饱和的特征是， UCE很低（即UCE≤UBE）IC不受IB控制，相当于集电结－发射结之间短路接通，三极管也失去放大作用。 　　当UCE＜UBE时，称为深度饱和。由于集电结正偏，其内电场很弱，对到达基区的电子吸引力不大，这时即使增大IB， IC也几乎不增大，此时各线靠拢，表示IC不受IB影响。而IC受UCE影响很大， UCE稍有增大，从基区到集电区的电子也增加，因此IC随UCE增大而增大，这就是曲线的上升部分。当UCE＝UBE时，集电结处于零偏置，各曲线在这时开始弯曲，称为临界饱和。 　　饱和时的集电极电流，由外电路参数UGB2和RC决定。饱和状态时的UCE叫饱和压降UCES，晶体管手册上一般列出在某个条件下的饱和压降UCES，如3DG130C在IC＝300毫安时， UCES≤0.8伏。一般NPN型小功率硅管的UCES取0.3伏（对PNP