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半導(dǎo)體三極管的特性曲線

在設(shè)計半導(dǎo)體三極管電路時，往往需要了解半導(dǎo)體三極管各極電流與電壓之間的關(guān)系。半導(dǎo)體三極管的特性曲線就是用來描述這種關(guān)系的曲線。

下面仍以常見的NPN 三極管共發(fā)射極電路來說明半導(dǎo)體三極管的輸入特性曲線和輸出特性曲線。測繪半導(dǎo)體三極管特性曲線的電路如圖15-4 所示。圖中的電源EC用來供給發(fā)射結(jié)正向偏莊，而電源EC則用來供給集電結(jié)反向偏壓。EB和EC都是可以調(diào)整的，以便可以得到從零到所需值的不同電壓。

1.輸入特性曲線
當(dāng)半導(dǎo)體三極管的集電極與發(fā)射極之間的電壓VCE為某一固定值時，基極電壓VBE與基極電流IB間的關(guān)系曲線稱為半導(dǎo)體三極管的特性曲線，即

如果將VCE 固定在不同電壓值條件下.然后在調(diào)節(jié)EB的同時測量不同IB值對應(yīng)的UBE值，便可繪出半導(dǎo)體三極管的輸入特性曲線。圖15-5 所示為3DG4管子的輸入特性曲線。

從輸入特性曲線上可以看出，UCE越大，曲線越往右移，而實際上，當(dāng)UCE > 1V 后，輸入特性曲線彼此靠得很近，因此一般只作一條UCE > I V 的輸入特性曲線，就可以代替不同UCE 的輸入特性曲線。

2. 輸出特性曲線
當(dāng)半導(dǎo)體三極管的基極電流IB為某一固定值時，集電極電壓UCE 與集電極電流IC之間的關(guān)系曲線，稱為半導(dǎo)體三極管的輸出特性曲線，即

對應(yīng)IB取不同定值時，改變UCE 并測量對應(yīng)的IC， 則可得到半導(dǎo)體三極管的輸出特性曲線組。圖15-6 所示為3DG4管子的輸出特性曲線。

通常把輸出特性曲線分為三個區(qū)域，即放大區(qū)、飽和區(qū)及截止區(qū)。
(1)放大區(qū)
在IB=0 的那條特性曲線上，各條特性曲線起始的陡斜部分右側(cè)的區(qū)域為放大區(qū)。只有在放大區(qū)， IB的微小變化才會引起IC有很大的變化。同時IC的變化基本上與UCE無關(guān)，它只受lB的控制。可見，半導(dǎo)體三極管只有工作在這個區(qū)域才具有電流放大作用。

(2) 飽和區(qū)
圖15-6 左邊的陰影區(qū)所示的區(qū)域為飽和區(qū)。管子產(chǎn)生飽和區(qū)的原因是:在集電極回路中，電源EC固定，通常總接人負(fù)載RL。 當(dāng)IC增大時， UCE = EC - ICRL 必然下降。當(dāng)UCE下降到UBE 以下時， IB再增大， IC基本上不再發(fā)生變化， IC達(dá)到飽和程度，此時半導(dǎo)體三極管失去電流放大能力。三極管處于飽和狀態(tài)時，集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE很小，此時的電壓稱為三極管的飽和壓降，以UCES表示。小功率硅三極管的UCES 為0.3 - 1V; 小功率鍺三極管為0.2-0.3V; 大功率三極管為1- 3V 。三極管處于飽和工作狀態(tài)時，雖然失去了放大作用，但由于集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于短接，因而三極管在電路開關(guān)中起到"通"的作用。

(3)截止區(qū)
圖15-6 中IB=0的那條輸出特性曲線以下的部分稱為截止區(qū)。處于截止?fàn)顟B(tài)的三極管，由于發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均反向偏置，相當(dāng)于集電極與發(fā)射極之間斷路，它也失去了放大作用，所以此時的三極管可以起電路開關(guān)中的"關(guān)"作用

從上述三個工作區(qū)可見.放大電路中的三極管大都工作在放大區(qū)。如果將三極管交替應(yīng)用在截止區(qū)和飽和區(qū)，它就可以起到電子開關(guān)的作用，這在脈沖單元電路中將得到廣泛的應(yīng)用。