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BJT的共射极伏安特性曲线

时间:2025-01-04 23:46:48浏览次数:5  
标签:阈值电压 伏安 共射极 曲线 基极 CE BJT 集电极 电流

BJT(双极型晶体管)共射极的伏安特性曲线包括输入特性曲线和输出特性曲线,以下是详细讲解:
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输入特性曲线

  • 定义:描述基极电流\(i_B\)与基极-发射极电压\(v_{BE}\)之间的关系,通常以集电极-发射极电压\(v_{CE}\)为参变量,即\(i_B = f(v_{BE})|_{v_{CE}=constant}\)。
  • 曲线形状及特点img
    • 类似二极管正向特性:当\(v_{BE}\)小于阈值电压时,\(i_B\)接近零;当\(v_{BE}\)大于阈值电压时,\(i_B\)迅速增加,其正向特性与普通二极管的正向伏安特性相似,对于硅管,阈值电压\(V_{th}\)一般约为 0.7V 左右。
    • 受\(v_{CE}\)影响:当\(v_{CE}=0V\)时,相当于发射结的正向伏安特性曲线;当\(v_{CE}\geq1V\)时,集电结已进入反偏状态,开始收集电子,基区复合减少,同样的\(v_{BE}\)下\(i_B\)减小,特性曲线右移。

输出特性曲线

  • 定义:描述集电极电流\(i_C\)与集电极-发射极电压\(v_{CE}\)之间的关系,通常以基极电流\(i_B\)为参变量,即\(i_C = f(v_{CE})|_{i_B=constant}\)。
  • 曲线形状及特点img
    • 截止区:当\(v_{BE}\)小于阈值电压,发射结反偏或零偏,此时\(i_B = 0\),\(i_C\)接近零,集电结反偏。在输出特性曲线中,是\(i_B = 0\)的曲线的下方区域。
    • 放大区:发射结正偏,集电结反偏。在这个区域内,当\(v_{CE}\)大于零点几伏以后,输出特性是一组间隔基本均匀、比较平坦的平行直线,\(i_C\)基本不随\(v_{CE}\)变化,只受\(i_B\)控制,满足\(i_C=\beta i_B\),其中\(\beta\)为电流放大系数。随着\(v_{CE}\)的增加,曲线会略向上倾斜,这是由于基区宽度调制效应。
    • 饱和区:\(v_{CE}\)较小,一般硅管\(v_{CE}<0.7V\),发射结正偏,集电结正偏或反偏电压很小。在该区域内,\(i_C\)明显受\(v_{CE}\)控制,\(i_C\)随\(v_{CE}\)增加而迅速增加,集电极电流不再与基极电流成比例关系,即\(i_C\neq\beta i_B\),此时晶体管失去放大作用。

关系

状态 \(v_{BE}\) \(v_{CE}\) \(i_{C}\)
截止 \(<V_{th}\) \(V_{CC}\) \(0/I_{CEO}\)
放大 \(\geq V_{th}\) \(> v_{BE}\) \(\beta i_{B}\)
饱和 \(\geq V_{th}\) \(\leq v_{BE}\) \(<\beta i_{B}\)

上述表格展示了 BJT(双极型晶体管)在不同状态下的相关参数情况。

截止状态

  • \(v_{BE}\)条件:小于阈值电压\(V_{th}\)。
  • \(v_{CE}\)值:等于电源电压\(V_{CC}\)。
  • \(i_{C}\)值:接近零(\(0\))或为穿透电流\(I_{CEO}\)。

放大状态

  • \(v_{BE}\)条件:大于或等于阈值电压\(V_{th}\)。
  • \(v_{CE}\)条件:大于基极 - 发射极电压\(v_{BE}\)。
  • \(i_{C}\)值:等于电流放大系数\(\beta\)与基极电流\(i_{B}\)的乘积,即\(\beta i_{B}\),此时集电极电流\(i_{C}\)主要受基极电流\(i_{B}\)控制,且与\(v_{CE}\)基本无关(在一定范围内),这是放大电路正常工作时晶体管所处的状态,能够实现对输入信号的放大。

饱和状态

  • \(v_{BE}\)条件:大于或等于阈值电压\(V_{th}\)。
  • \(v_{CE}\)条件:小于或等于基极 - 发射极电压\(v_{BE}\)。
  • \(i_{C}\)值:小于\(\beta i_{B}\),此时集电极电流\(i_{C}\)不再与基极电流\(i_{B}\)成严格的比例关系,晶体管失去放大作用,常用于开关电路中,当晶体管处于饱和状态时,相当于开关闭合。 理解这些状态及其对应的参数条件,对于分析和设计包含 BJT 的电路(如放大电路、开关电路等)非常重要,能够帮助我们准确判断晶体管的工作状态,进而合理设计电路参数和工作点。

应用

  • 放大电路设计:根据输入特性曲线确定合适的基极偏置电压和电流,使晶体管工作在放大区,以获得稳定的放大倍数。在输出特性曲线上,通过合理选择工作点和负载电阻,可实现对输出信号的放大和线性控制。
  • 开关电路应用:利用饱和区和截止区的特性,可将 BJT 作为开关使用。当基极电流足够大时,晶体管进入饱和区,集电极和发射极之间相当于短路,开关闭合;当基极电流为零时,晶体管处于截止区,集电极和发射极之间相当于开路,开关断开。

标签:阈值电压,伏安,共射极,曲线,基极,CE,BJT,集电极,电流
From: https://www.cnblogs.com/codersgl-blog/p/18652774

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