加载中…从零开始学模电（四）
(2009-12-12 17:50:35)
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教育 |
分类： 模电学习 |
第十三讲 三极管的特性曲线
三极管的特性曲线是描述三极管各项参数的依据，过去，三极管在出厂时都有一个特性曲线与之对应，从其特性曲线上可以大致看出其各项参数指标。现代，这项工作都被省略了。
下图一个随机的三极管特性曲线，我们按照该随机特性曲线描述其晶体管特性。
三极管的特性曲线可以从晶体管特性图示仪（好贵重的仪器）上显示出来。
下图一个随机的三极管特性曲线，我们按照该随机特性曲线描述其晶体管特性。
三极管的特性曲线可以从晶体管特性图示仪（好贵重的仪器）上显示出来。
图中横轴UCE是上一讲的结构示意图中UCB和UBE的二者叠加，即UCE=UCB+UBE。
图中纵轴IC是流过三极管的集电极电流。
图中的每一条曲线代表一个基极电流IB值，实际上应该是密密麻麻的，只是选择了这14个做典型显示出来。
以下关于组合字符除首字符外其后跟的若干字符均为下标，文中不再加以下标显示。
直流电流放大倍数β的描述
直流电流放大倍数β是指特性曲线区任一点对应的IC电流和IB电流之比。
如A点，IC=2.9mA，IB=30μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=2.9 mA /30μA =97；
而B点，IC=4.5mA，IB=45μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=4.5 mA /45μA =100；
可见。选择不同的点，其直流电流放大倍数β也不尽相同。
我们来感觉下C点和D点
_
C点，IC=1.5mA，IB=30μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=1.5 mA /30μA =50；
D点，IC=0.05mA，IB=0μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=0.05 mA /0μA à∞；
可见,选择的点的位置不同，其得到的三极管的参数也不同，如β为50，97，100，∞等。其中，D点的计算结果∞是错误的，接下来会有所深入讨论。这各个点如A、B、C、D，就称为静态工作点，用Q来表示，Q就是静态工作点的含义。
在ABCD四个Q点中，显然，AB两个Q点选择的比较合适，具有较大的直流电流放大倍数，而CD点选择的不合适。
要想选择相应的Q点，需要两个条件，一是所加的电压UCE，二是确定基极电流IB，留待后续讨论。
晶体管的四个工作区域
三极管直流电流放大倍数反映的是给定一个较小的基极电流IB，能获得较大的集电极电流IC。
我们说上面的A、B点选得合适，是因为其还具有较大的直流电流放大倍数，如果Q点选择的不当，则直流电流放大倍数较小，如C点，甚至输入一个特定的基极电流，反映出来的集电极电流无规律可寻，如D点。
这就涉及到三极管的工作区域问题，我们把下图左边的区域称饱和区，把下面的一段区域称截止区，把右上区域称击穿区。把图中三条红线围起来的区域称放大区。
图中纵轴IC是流过三极管的集电极电流。
图中的每一条曲线代表一个基极电流IB值，实际上应该是密密麻麻的，只是选择了这14个做典型显示出来。
以下关于组合字符除首字符外其后跟的若干字符均为下标，文中不再加以下标显示。
直流电流放大倍数β的描述
直流电流放大倍数β是指特性曲线区任一点对应的IC电流和IB电流之比。
如A点，IC=2.9mA，IB=30μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=2.9 mA /30μA =97；
而B点，IC=4.5mA，IB=45μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=4.5 mA /45μA =100；
可见。选择不同的点，其直流电流放大倍数β也不尽相同。
我们来感觉下C点和D点
C点，IC=1.5mA，IB=30μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=1.5 mA /30μA =50；
D点，IC=0.05mA，IB=0μA，则其直流电流放大倍数β=IC/IB=0.05 mA /0μA à∞；
可见,选择的点的位置不同，其得到的三极管的参数也不同，如β为50，97，100，∞等。其中，D点的计算结果∞是错误的，接下来会有所深入讨论。这各个点如A、B、C、D，就称为静态工作点，用Q来表示，Q就是静态工作点的含义。
在ABCD四个Q点中，显然，AB两个Q点选择的比较合适，具有较大的直流电流放大倍数，而CD点选择的不合适。
要想选择相应的Q点，需要两个条件，一是所加的电压UCE，二是确定基极电流IB，留待后续讨论。
晶体管的四个工作区域
三极管直流电流放大倍数反映的是给定一个较小的基极电流IB，能获得较大的集电极电流IC。
我们说上面的A、B点选得合适，是因为其还具有较大的直流电流放大倍数，如果Q点选择的不当，则直流电流放大倍数较小，如C点，甚至输入一个特定的基极电流，反映出来的集电极电流无规律可寻，如D点。
这就涉及到三极管的工作区域问题，我们把下图左边的区域称饱和区，把下面的一段区域称截止区，把右上区域称击穿区。把图中三条红线围起来的区域称放大区。
饱和区的特点：
反映出的直流电流放大系数较小；UCE电压较低，往往小于0.4V，随着外加UCE的变化，分别有深度饱和区、浅饱和区和临界饱和区。临界饱和是那条通上右上的那条红色直线上的各点，深度饱和是UCE很小，浅饱和区介于深度饱和和临界饱和之间的点，饱和时的UCE电压称饱和电压，用UCES表示，一般<0.4V。
截止区的特点：
_
是IBà0，ICà0，这时IC随着IB 的变化不呈线性变化，IC≠βIB，且即使IB=0，IC≠0，这是因为三极管内部BC结少数载流子作漂移运动产生的电流ICBO，这是二极管的漏电流，反映到三极管CE之间，称基极开路集电极和发射极之间的饱和漏电流，简称漏电流，也叫穿透电流，用ICEO表示。
击穿区的特点：
当UCE很大时，其集电极电流IC不再保持恒定，而是很快的的变大。这时的IC也不再随着IB的变化而线性变化，而是随UCE电压的变高而迅速变大，此时如果不加以限制其电流的增大，容易损坏三极管，造成永久性击穿（损坏）。
放大区是研究模拟电子技术应用的主要区域，介于三根红色线条所围起来的那个中间区域，这个区域的特点是，IC随着IB的变化而线性变化，或者说集电极电流IC受基极电流IB所控制，而与集电极到发射极之间的电压UCE无关，三极管要想正常处于放大状态必须工作在这个区域，这是我们要研究的重点。
反映出的直流电流放大系数较小；UCE电压较低，往往小于0.4V，随着外加UCE的变化，分别有深度饱和区、浅饱和区和临界饱和区。临界饱和是那条通上右上的那条红色直线上的各点，深度饱和是UCE很小，浅饱和区介于深度饱和和临界饱和之间的点，饱和时的UCE电压称饱和电压，用UCES表示，一般<0.4V。
截止区的特点：
是IBà0，ICà0，这时IC随着IB 的变化不呈线性变化，IC≠βIB，且即使IB=0，IC≠0，这是因为三极管内部BC结少数载流子作漂移运动产生的电流ICBO，这是二极管的漏电流，反映到三极管CE之间，称基极开路集电极和发射极之间的饱和漏电流，简称漏电流，也叫穿透电流，用ICEO表示。
击穿区的特点：
当UCE很大时，其集电极电流IC不再保持恒定，而是很快的的变大。这时的IC也不再随着IB的变化而线性变化，而是随UCE电压的变高而迅速变大，此时如果不加以限制其电流的增大，容易损坏三极管，造成永久性击穿（损坏）。
放大区是研究模拟电子技术应用的主要区域，介于三根红色线条所围起来的那个中间区域，这个区域的特点是，IC随着IB的变化而线性变化，或者说集电极电流IC受基极电流IB所控制，而与集电极到发射极之间的电压UCE无关，三极管要想正常处于放大状态必须工作在这个区域，这是我们要研究的重点。
关于三极管的一些主要参数可参见相关书籍。这里给出一些三极管的参数名词
1：直流电流放大系数（或叫静态电流放大系数，放大系数也叫放大倍数）β，注意符号β的上方有上划线。
描述的是集电极电流和基极电流的比值，在放大区内近似为常数，大约在20~400范围内为合格，有些超β管子达到1000倍，β越大，其放大能力越强，但是会带来其他负面影响，如击穿电压会偏低，漏电流会偏大，这都是不利的。三极管基区越窄，其发射区的多数载流子越容易越过基区到达集电区，其β就越大，显然击穿电压就会降低；而发射区加大多数载流子的扩散量，其到达集电区的载流子数量就越多，β越大，此时在相同温度下，本征激发的自由电子空穴对的数量也增多，当然其漏电流也增大。
β=IC/IB（C和B为下标）
2：交流电流放大系数（或叫动态电流放大系数）β，符号β的上方没有上划线。
这是描述集电极电流变化量与基极电流变化量之比，在远离截止区的放大区内，其β与β近似相等相等。
β=ΔIC/ΔIB（C和B为下标）
或
β=iC/ΔiB（C和B为下标）
3：最大允许的集电极电流ICM（CM为下标）
4：饱和压降VCES（CES为下标）
5：集电极耗散功率PCM（CM为下标）
6：反向击穿电压，有三个，BVCEO（CEO为下标），BVCBO（CBO为下标），BVEBO（EBO为下标）
说明一下：BVEBO这个参数较小，所有的管子大约不会超出4V~8V这个范围，6V以下的称齐纳击穿，6V以上的称雪崩击穿，6V左右的有的是齐纳击穿有的是雪崩击穿，雪崩击穿和齐纳击穿请参见相关书籍说明。
高反压管：一般将BVCEO大于100V的称高反压管，表示可以工作在高电压下，如彩色电视机的视频放大管要达到250V以上，彩色电视机的行输出管要大于1500V等，大多数小功率管子在30V~50V。
一个管子的BVCBO略大于BVCEO。
7：反向饱和电流，有三个，ICES（CES为下标）、ICBS（CBS为下标）、IEBS（EBS为下标），其中ICES还叫穿透电流。该参数越小性能越好越好。
三极管的放大电路是基于描述原理的结构图演变而来，我们来回顾下。
1：直流电流放大系数（或叫静态电流放大系数，放大系数也叫放大倍数）β，注意符号β的上方有上划线。
描述的是集电极电流和基极电流的比值，在放大区内近似为常数，大约在20~400范围内为合格，有些超β管子达到1000倍，β越大，其放大能力越强，但是会带来其他负面影响，如击穿电压会偏低，漏电流会偏大，这都是不利的。三极管基区越窄，其发射区的多数载流子越容易越过基区到达集电区，其β就越大，显然击穿电压就会降低；而发射区加大多数载流子的扩散量，其到达集电区的载流子数量就越多，β越大，此时在相同温度下，本征激发的自由电子空穴对的数量也增多，当然其漏电流也增大。
β=IC/IB（C和B为下标）
2：交流电流放大系数（或叫动态电流放大系数）β，符号β的上方没有上划线。
这是描述集电极电流变化量与基极电流变化量之比，在远离截止区的放大区内，其β与β近似相等相等。
β=ΔIC/ΔIB（C和B为下标）
或
β=iC/ΔiB（C和B为下标）
3：最大允许的集电极电流ICM（CM为下标）
4：饱和压降VCES（CES为下标）
5：集电极耗散功率PCM（CM为下标）
6：反向击穿电压，有三个，BVCEO（CEO为下标），BVCBO（CBO为下标），BVEBO（EBO为下标）
说明一下：BVEBO这个参数较小，所有的管子大约不会超出4V~8V这个范围，6V以下的称齐纳击穿，6V以上的称雪崩击穿，6V左右的有的是齐纳击穿有的是雪崩击穿，雪崩击穿和齐纳击穿请参见相关书籍说明。
高反压管：一般将BVCEO大于100V的称高反压管，表示可以工作在高电压下，如彩色电视机的视频放大管要达到250V以上，彩色电视机的行输出管要大于1500V等，大多数小功率管子在30V~50V。
一个管子的BVCBO略大于BVCEO。
7：反向饱和电流，有三个，ICES（CES为下标）、ICBS（CBS为下标）、IEBS（EBS为下标），其中ICES还叫穿透电流。该参数越小性能越好越好。
三极管的放大电路是基于描述原理的结构图演变而来，我们来回顾下。
这就是基本放大电路的直流通路了。下一节对基本放大电路的直流通路的直流参数（也叫静态参数）予以分析，到时要区别电路参数和三极管参数。
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