高二物理竞赛课件晶体管的伏安特性（共发射极组态为例）

晶体管的伏安特性（共发射极组态为例）晶体管的伏安特性（共发射极组态为例）伏安特性曲线是晶体管极电流与极间电压的关系1、输出特性iC与uCE的关系。临界饱和线击穿区放大区截止区饱和区0μAIB＝-50μA-40μA-30μA-20μA-10μAuCE/ViC/mA0iC/mA0uCE/V0μAIB＝50μA40μA30μA20μA10μA击穿区临界饱和线放大区截止区饱和区晶体管伏安特性曲线（NPN和PNP型）忽略IEP和ICBO，以简化分析。利用NPN型晶体管分析晶体管放大交流信号的基本原理：在ub(振幅远小于UBB)的作用下，晶体管电流方程为：UBE↗(↙)→iE↗↗(↙↙)，但基区复合的电子较少，电流iB

振幅很小，输入交流功率很小。

多数没有复合的电子在UCC作用下飘移，将UCC的直流功率转化为自由电子携带的功率，直流功率转为交流功率，收集电流iCN的振幅较大，故在RC上获得较大的交流功率。+-ubUBBuCCibicieNNPiCNiBNiENRCa)

放大区iB

对iC的控制作用很强，用共射极交流电流放大倍数表示当uCE为常数时，定义共基极交流电流放大倍数为：在放大区内，ICBO很小。放大区内iC变化不大，实现恒流输出。基调效应：|uCE|增大，c结反向电压增大，使c结展宽，有效基区宽度变窄，减少基区中电子与空穴复合，|iB|减小。保持|iB|不变，必增加e结注入电流，导致|iC|略有增大的现象。b饱和区临界饱和线：集电结零偏状态对应点的连线形成。e结和c结均处于正偏，uCE=uBE。c结正偏不利于收集基区的非平衡少子，故对给定的iB，iC小于放大区的取值，且uCE不变时，uBE虽然改变发射结的扩散电流，但该电流基本被基区复合电流所抵消，从而引起iB变化，而iC不会明显变化，失去iB对iC控制作用。

饱和区，uCE绝对值很小基本不变，称为饱和压降uCE（sat），一般小功率管的uCE（sat）＝（Si管）。此时各极电流由相应的外电路决定。c截止区发射结反偏，集电结反偏。

小功率管，iB≤0→晶体管进入截止状态。大功率管，iB≤-ICBO→晶体管的截止。

反偏的PN结中的漂移电流决定了三个极电流与放大区和饱和区的电流方向相反，且绝对值很小。

若UCE过大，集电结反向击穿而引起iC剧增，定义iB=0时的击穿电压为U(BR）CEO。

晶体管截止时，三个电极上的电流均为反向电流，相当极间开路，此时各极电位由外电路决定。2、输入特性iB与uBE的关系NPN晶体管输入特性uBE(on)uBE/ViB/μA0.50.60.70uBE/VuBE(on)-0.5-0.6-0.70iB/μAPNP晶体管输入特性NPN晶体管：uBE>UBE(on)，晶体管导通，进入饱和或放大区,此时uBE≈UBE(on)，否则进入截止。PNP晶体管：uBE<UBE(on)，晶体管导通，进入饱和或放大区。三、晶体管的近似伏安特性和简化直流模型NPN晶体管近似伏安特性曲线iC/mA0uCE/VIIIIIIuCE(sat)iC/mA0uCE/VuBE(on)iC/mA0uCE/VIIIIIIuCE(sat)iC/mA0uCE/VIIIIIIuBE(on)PNP晶体管近似伏安特性曲线截止区放大区饱和区晶体管的简化直流模型截止区放大区饱和区NPN晶体管PNP晶体管四、直流偏置下晶体管的工作状态分析1）根据外电路电源极性判断发射结是正偏还是反偏。

若反偏或正偏电压小于|UBE(on)|，晶体管截止，IB、IC、IE均为零，外电路决定UBE、UCE和UCB。2）若发射结的正偏电压达到|UBE(on)|，则晶体管处于饱和或放大区，再判断集电结正偏还是反偏。集电结反偏，则为放大状态，UBE=UBE(on)，外电路决定IB，IC=βIB，IE=IC+IB，极电流和外电路计算UCB和UCE。3）若集电结正偏，晶体管处于饱和状态，则UBE=UBE(on)，UCE=UCE(sat)，UCB=UCE-UBE，再由极间电压和外电路计算IB、IC和IE。例4.4.1晶体管电路如图。UBE(on)，β=50。当输入电压Ui分别为0V、3V和5V，分析晶体管的工作状态。60k4k－VIBIEICRBRCUCC12VUi解：1、Ui=0V，晶体管截止IC=0，Uo=UCC-ICRC=12V2、Ui=3V，晶体管放大或饱和设晶体管放大，则：3、Ui=5V晶体管饱和，Uo=UCE(sat)集电结反偏，晶体管处于放大状态，Uo=UC=4V。例4.4.2晶体管电路如图。