三级管的特性曲线
三极管外部各级电压和电流的关系曲线称为三极管的伏安特性曲线。它不仅能反映三极管的质量与特性,还能用来定量地估算出三级管的部分参数,对分析和设计三极管电路至关重要。
对于三极管的不同连接方式,有着不同的特性曲线。应用最广泛的是共发射极电路,它的特性曲线测试电路如图4-36所示,它的特性曲线可以由晶体管特性图示仪直接显示出来,也可以描点法绘制出来。
(1)输入特性曲线
在三极管共发射极电路中,当基极与发射极之间的电压Ube维持不同的定值时,Ube和Ib之间的关系曲线称为共发射极输入特性曲线,如图4-37所示。该特性曲线有以下两个特点。
一是调节电位器RP使三极管VT的基极有一个开启电压Ube,在开启期间,虽然Ube已大于零,但Ib几乎为零,只有当Ube的值大于开启值后,Ib的值与二极管一样才随Ube的增加按指数规律增大。硅三极管的开启电压值约为0.5v,发射结导通电压Uon为0.6~0.7V;锗三极管的开启电压值约为0.2V,发射结导通电压为0.2~0.3V。
二是三条曲线分别为Uce=0v、Uce=0.5v和Uce=1V三种情况。当Uce=0V时,相当于集电极和发射极短路,即集电结合发射结并联,
输入特性曲线和二极管的正向特性曲线相类似。当Uce=1V时,基电结已处在反向偏置状态,三极管工作在放大区,集电极收集基区扩散过来的电子,使在相同Ube值的情况下,流向基极的电流Ib减小,输入特性随着Uce的增大而右移。当Uce>1v后,集电极已将发射区发射过来的电子几乎全部收集走,对基区电子与空穴的复合影响不大,Ib的变化也不明显。
(2) 输出特性曲线
输出特性曲线如图4-38所示。由图4-38可以看出,输出特性曲线可分为戒指、放大、饱和三个区域。
1) 截止区。指Ib=0uA的那条特性曲线以下的区域。在此区域里,三极管的发射结合集电结都处于反向偏置状态,三极管不工作,集电极只有微小的穿透电流Iceo.
2) 饱和区。在此区域内,对应不同Ib值的输出特性曲线几乎重合在一起。也就是说,Uce较小时,Ic虽然增加,但增加不大,即Ib失去了对Ic的控制能力。这种情况称为三极管饱和。饱和时,三极管的发射极和集电结都处于正向偏置状态。三极管集电极与发射极间的电压称为集—饱和压降,用Uces表示。Uces很小,中小功率硅管的Uces<0.5v;三极管基极与发射极之间的电压称为基—饱和压降,以Ubes表示,硅管的Ubes在0.8左右。在临界饱和状态下的
三极管,其集电极电流称为临界集电极电流,以Ics表示;其基极电流称为临界基极电流,以Ibs表示。这时Ics与Ibs的关系依然成立。
3)放大区。在截止区以上,介于饱和区与截止区之间的区域为放大区。在此区域内,特性曲线近似于一簇平行等距的水平行,IC的变化量与Ib的变化量基本保持线性关系,就是说在此区域内,三极管具有电流放大作用。在放大区,集电极电压对集电极电流的控制作用也很弱,当Uce>1v后,即使再增加Uce,Ic几乎也不再增加,此时若Ib不变,则三极管可以看出是一个恒流源。
在放大区三极管的发射结处于正向偏置状态,集电结处于反向偏置状态。
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