NPN型晶体管的伏安特性解析

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描述

伏安特性是指横轴为电压、纵轴为电流的一组测试记录。 那么NPN型晶体管的伏安特性增模描述呢? 晶体管有三个引脚,因此需用通过两个伏安特性来展示晶体管的特征,这两个伏安特性分别为输入伏安特性和输出伏安特性。

晶体管输入伏安特性是指基极电流iB与发射极电压UBE之间的关系,但是这种关系受到集电极电压UCE的影响。

晶体管

将晶体管按照图1连接,将UCE设为5V,改变UBE,测量基极电流iB,则可以得到基极电流iB与UBE的关系,为图2所示的一根曲线。 将UCE从5V开始降低电压值,每次降低1V,可得到多根曲线。 仔细观察发现,除UCE=0V 比较特殊之外,其余的曲线基本上是重合的-----称为簇线。

晶体管

这一簇重合线,就是晶体管输入伏安特性; 晶体管在大多数情况下,都是工作在UCE>0V的情况下。 这一簇曲线可以用以下表达式近似描述:

晶体管

其中,UT被称为热电压,是一个与绝对温度成正比的值,在27℃时约为26mV.IS称为反相饱和电流,每个晶体管具有不同的值,当UBE趋于负无穷时,iB趋于-IS,当发射极电压UBE远大于UT时,以上公式近似为一个指数表达式。 当UBE>0.7V,晶体管的iB开始呈现明显的电流。

晶体管输出伏安特性是指一个确定的基极电流iB下,集电极电流iC与UCE之间的关系。

晶体管

按照图3 连接晶体管,理论上晶体管集电极电流iC与基极电流iB成正比,与施加在集电极和发射极之间的电压无关,NPN晶体管理想的输出伏安特性如图4.但是现实中的输出伏安特性如图5.

晶体管

晶体管

说明:

1) 放大区:图5中标注的中心空白区域,在此区域内,晶体管集电极电流iC几乎不受UCE控制,近似与iB成正比关系,满足公式 iC=iB。 在放大区集电极电流iC等于基极电流iB的倍,与UCE无关。

2) 饱和区:图5中标注的竖线区域,在此区域内,iC随着电压UCE增大而增加,一般认为当UCE

3) 截止区:当iB=0时,iC并不为0 ,而是村在与UCE相关的漏电流,当iB=0的区域为截止区。

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