基于晶体三极管的特性曲线 |
三极管的特性曲线是指三极管各极的电压与电流之间的关系曲线。它从外部直观地表达出三极管内部的物理变化规律,反映出三极管的性能。三极管特性曲线分为输人特性曲线和输出特性曲线。从使用角度讲,了解三极管特性曲线比了解其内部物理变化过程更重要。因为三极管特性曲线是分析放大电路,特别是用图解法分析的重要依据和基础。
三极管特性曲线可用晶体管特性图示仪显示,也可实测得出。下图给出了实测电路。输人特性曲线在输人回路中测量,输出特性曲线在输出回路中测量。 (1)输人特性曲线 输人特性曲线是指当集一射极之间的电压UcE为某一常数时,输人回路中的基极电流几与加在基一射极间的电压UBE之间的关系曲线,即 IB=f(UBE)/UCE=常数 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.21datasheet.com/2008file/tech/2009-3-3/200933112815332.jpg"> 下图是实测国产3DG4的特性曲线。由图中左下部曲线可以看出,三极管输人特性曲线与二极管正向伏安特性曲线是一样的,因为三极管输人特性实际上就是发射结的正向伏安特性。不同的只是存在一个集一射电压UCE .这个电压只影响IB的大小,不影响IB与UBE之间的变化关系。 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.21datasheet.com/2008file/tech/2009-3-3/200933112958745.jpg"> 在三极管内部,UCE的主要作用是保证集电结反偏。当UCE很小,不能使集电结反偏时,三极管xx等同二极管。当UcE使集电结反偏后,集电结内电场就很强大,能将扩散到基区的自由电子中的绝大部分拉人集电区。这样与UCE很小(或不存在)相比,几增大了,xx而已。因此,UCE并不改变特性曲线的形状,只使曲线下移一段距离。 对于硅管来说,当UCE>l1 V时,集电结就已反偏。若再增大UCE,只要UBE不变,则几基本不变,即UCE>1v以后的输人特性曲线基本上与UCE=iv的特性重合。因此,通常将UCE=iv输人特性曲线作为三极管的输人特性曲线。在图5-23中,UCE=12 V. 与二极管伏安特性一样,三极管输人特性曲线中也存在一段死区及死区电压。硅管的死区电压约为0.5 V,硅管的死区电压约为0.2 Vo只有在UBE超过死区电压时,三极管才可以正常工作。在正常情况下,NPN型硅管的发射结电压UBE为0 .6--0 .7 V, PNP型锗管的UBE为-0.2--0.3 V. (2)输出特性曲线 输出特性曲线是指当基极电流IB为常数时,输出电路中集电极电流Ic与集一射极间的电压UCE之间的关系曲线,即 0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.21datasheet.com/2008file/tech/2009-3-3/200933113423430.jpg"> 因为Ic与IB密切相关,所以IB不同,对应的特性曲线也不同,所以三极管输出特性曲线是一组曲线,如上图和下图所示。
0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.ic37.com/2008file/tech/2009-3-3/200933113534716.jpg"> 根据三极管不同的工作状态,输出特性曲线分为三个工作区。 ①截止区。IB=0曲线以下的区域称为截止10 20 30截止区图5-24三极管的工作区区。IB=0时,Ic二ICEO,此时的电流被称为穿透电流。其值极小,通常忽略不计,故认为此时Ic二0,三极管无电流输出,说明三极管已截止。对于NPN型硅管,当UBE<0 .5 V,即在死区电压以下时,三极管就已开始截止。为了可靠截止,常使UCE<Oo这样,发射结和集电结都处在反偏状态。此时,UCE近似等于集电极电源电压Ecc,意味着集电极与发射极之间开路,相当于C与E之间的开关断开。 ②放大区。在晶体管的输出特性曲线中,接近水平的部分是放大区,如上图所示。在放大区内,三极管的工作特点是:发射结正偏,集电结反偏;IC=风B9集电极电流与基极电流成比例。因此,放大区又称为线性区。 ③饱和区。特性曲线上升和弯曲部分的区域称为饱和区。当UCE=U二时,即UCB=0,集电结电压为零。这样集电区收集扩散到基区自由电子的能力大大减弱,几对Ic的控制作用不复存在,三极管的放大作用消失。三极管的这种工作状态称为临界饱和。若UCE<UBE,则发射结和集电结都处在正偏状态,这时的三极管为过饱和状态。 在过饱和状态下,因为UBE本身小于1 V,而UCE比U二更小,于是可以认为UCE近似为零。这样集电极与发射极短路,相当于C与E之间的开关接通。 对于三极管的输出特性曲线,以下三点应特别注意: a.三极管工作在放大区时,若改变1B的大小,则Ic的大小会随之改变,对应曲线组的平坦部分上下移动。因此,改变Ic的{wy}途径就是改变IB,而这正是I Ot I c的控制作用。 b.三极管具有恒流特性。由上图可知,对应于不同值IB的每一条输出特性曲线都经过原点,即UCE等于零时,Ic也等于零。增大UCE,开始时,Ic迅速上升。当UCE达到某个数值后,若再增大UCE,则Ic不会再明显地增加,这就是曲线的平坦部分。这时Ic基本上恒定,不因UCE的变化而变化。 c.三极管电流放大作用能力的大小,反映在输出特性曲线平坦部分间隔的大小上。间隔大,即0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.ic37.com/2008file/tech/2009-3-3/200933113948683.jpg">因而放大能力(即0 && image.height>0){if(image.width>=700){this.width=700;this.height=image.height*700/image.width;}}" border=0 src="http://www.ic37.com/2008file/tech/2009-3-3/200933113836386.jpg">)也大 |