三極管共射放大特性

關于三極管共射放大特性第1頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二三極管的共射特性曲線

三極管的特性曲線是描述三極管各個電極之間電壓與電流關系的曲線，它們是三極管內部載流子運動規(guī)律在管子外部的表現(xiàn)。三極管的特性曲線反映了管子的技術性能，是分析放大電路技術指標的重要依據(jù)。三極管特性曲線可在晶體管圖示儀上直觀地顯示出來，也可從手冊上查到某一型號三極管的典型曲線。

三極管共發(fā)射極放大電路的特性曲線有輸入特性曲線和輸出特性曲線，下面以NPN型三極管為例，來討論三極管共射電路的特性曲線。第2頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

1、輸入特性曲線

輸入特性曲線是描述三極管在管壓降UCE保持不變的前提下，基極電流iB和發(fā)射結壓降uBE之間的函數(shù)關系，即

三極管的輸入特性曲線如下圖所示。由圖可見NPN型三極管共射極輸入持性曲線的特點是：UBE雖己大于零，但iB幾乎仍為零，只有當uBE的值大于開啟電壓后，iB的值與二極管一樣隨uBE的增加按指數(shù)規(guī)律增大。硅晶體管的開啟電壓約為0.5V，發(fā)射結導通電壓Von約為0.6～0.7V；鍺晶體管的開啟電壓約為0.1V，發(fā)射結導通電壓約為0.2～0.3V。

第3頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二的情況。CE=0V，UCE=0.5V和UCE=1V第4頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

當UCE=0V時，相當于集電極和發(fā)射極短路，即集電結和發(fā)射結并聯(lián)，輸入特性曲線和PN結的正向特性曲線相類似。

當UCE=1V，集電結已處在反向偏置，管子工作在放大區(qū)，集電極收集基區(qū)擴散過來的電子，使在相同uBE值的情況下，流向基極的電流iB減小，輸入特性隨著UCE的增大而右移。

當UCE>1V以后，輸入特性幾乎與UCE=1V時的特性曲線重合，這是因為Vcc＞lV后，集電極已將發(fā)射區(qū)發(fā)射過來的電子幾乎全部收集走，對基區(qū)電子與空穴的復合影響不大，iB的改變也不明顯。UCE必須大于l伏，所以，只要給出UCE=1V時的輸入特性就可以了。

第5頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

2、輸出特性曲線

輸出特性曲線是描述三極管在輸入電流iB保持不變的前提下，集電極電流iC和管壓降uCE之間的函數(shù)關系，即

三極管的輸出特性曲線如下圖所示。由圖可見，當IB改變時，iC和uCE的關系是一組平行的曲線族，并有截止、放大、飽和三個工作區(qū)。

第6頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二第7頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二（1）截止區(qū)IB=0特性曲線以下的區(qū)域稱為截止區(qū)。此時晶體管的集電結處于反偏，發(fā)射結電壓uBE＜0，也是處于反偏的狀態(tài)。由于iB＝0，在反向飽和電流可忽略的前提下，iC=βiB也等于0，晶體管無電流的放大作用。處在截止狀態(tài)下的三極管，發(fā)射結和集電結都是反偏，在電路中猶如一個斷開的開關。實際的情況是：處在截止狀態(tài)下的三極管集電極有很小的電流ICE0，該電流稱為三極管的穿透電流，它是在基極開路時測得的集電極-發(fā)射極間的電流，不受iB的控制,但受溫度的影響。

第8頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二截止區(qū)：e結,c結均為反偏，BJT無放大作用。這時IB≈0;IC≈0;UCE=UCC－ICRC≈UCC,三極管c-e間承受的電壓較高，而管子中流過的電流卻很少，也即c-e間的阻抗很大，如同開關的斷開。第9頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

（2）飽和區(qū)在如圖的三極管放大電路中，集電極接有電阻RC，如果電源電壓VCC一定，當集電極電流iC增大時，uCE=VCC-iCRC將下降，對于硅管，當uCE

降低到小于0.7V時，集電結也進入正向偏置的狀態(tài)，集電極吸引電子的能力將下降，此時iB再增大，iC幾乎就不再增大了，三極管失去了電流放大作用，處于這種狀態(tài)下工作的三極管稱為飽和。規(guī)定UCE＝UBE時的狀態(tài)為臨界飽和態(tài)，如上圖中的虛線為臨界飽和線，在臨界飽和態(tài)下工作的三極管集電極電流和基極電流的關系為：

式中的ICS，IBS，UCES分別為三極管處在臨界飽和態(tài)下的集電極電流、基極電流和管子兩端的電壓（飽和管壓降）。

第10頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

當管子兩端的電壓UCE＜UCES時，三極管將進入深度飽和的狀態(tài)，在深度飽和的狀態(tài)下，iC=βiB的關系不成立，三極管的發(fā)射結和集電結都處于正向偏置會導電的狀態(tài)下，在電路中猶如一個閉合的開關。三極管截止和飽和的狀態(tài)與開關斷、通的特性很相似，數(shù)字電路中的各種開關電路就是利用三極管的這種特性來制作的。

第11頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

飽和區(qū)：e結、c結均為正偏，UCE=UCES很小。UCE的減小使C結收集電子的能力減弱，也即e區(qū)發(fā)射有余，而c極收集不足，以致IC幾乎不再隨IB的增大而增大，BJT失去放大作用。因為UCES最小只能接于零，所以由UCE=UCC－ICRC.可求出集電極飽和電流為ICS=Icmax=(ucc－UCES)/RC≈UCC/RC，基極臨界飽和電流為IBS=ICS/β≈UCC/βRC

當基極注入電流IB超過其臨界值時，晶體管呈飽和狀態(tài)。故判斷管子飽和狀態(tài)的方法為：若IB≥IBS=UCC/βRC時，則晶體管飽和。第12頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二（3）放大區(qū)三極管輸出特性曲線飽和區(qū)和截止區(qū)之間的部分就是放大區(qū)。工作在放大區(qū)的三極管才具有電流的放大作用。此時三極管的發(fā)射結處在正偏，集電結處在反偏。由放大區(qū)的特性曲線可見，特性曲線非常平坦，當iB等量變化時，iC幾乎也按一定比例等距離平行變化。由于iC只受iB控制，幾乎與uCE的大小無關，說明處在放大狀態(tài)下的三極管相當于一個輸出電流受IB控制的受控電流源。上述討論的是NPN型三極管的特性曲線，PNP型三極管特性曲線是一組與NPN型三極管特性曲線關于原點對稱的圖像。

第13頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二放大區(qū)：

e結正偏、c結反偏（對于NPN型管，VC>VB、VB>VE.對于PNP型管，VC<VB、VB<VE），BJT有放大作用。這時

IB>0;IC=IBβUCE=UCC-ICRC第14頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

小結：

放大區(qū)：三極管正常工作，ic=ibβ

飽和區(qū)：uce很小的時候，就進入飽和區(qū)了，在飽和區(qū)ic不等于βib,不是線性增加的。而且由于uce分壓很小，所以視為三極管導通。

截止區(qū)：ib很小的時候就進入截止區(qū)了，因為ib很小的時候等價于vb很小，vb如果不足以達到0.7v,PN結就不會導通，所以三極管就相當于一個很大的電阻。第15頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二課堂討論：

飽和是指什么飽和？它是如何變到飽和的？它是放大的極限嗎？iB增大的時候，UCE會減?。╒CC-ic*Rc），UCE<UBE時進入飽和區(qū)，從圖上可以看出，UCE越小，iC會越小

第16頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二飽和需要分兩種情況來考慮，其一是管子自身放大倍數(shù)小達到極限能力后，無法再繼續(xù)放大，通俗說就是小馬拉大車；還有一種就是電源能量提供不足，管子放大能力卻很強，從而造成另一種大馬拉小車的情況，這兩種情況都會使得管子處于飽和狀態(tài)。第17頁，共19頁，2023年，2月20日，星期二

在本圖中這個飽和的確是電流被放到最大的情況，此時即便輸入電流繼續(xù)增加輸出也不會增加，而是最大值輸出，這樣流過集電極電阻的電流就是最大值，使得Vc電壓幾乎接近于電源電壓，Uce幾乎為0v，剛好和截止狀態(tài)