跳到主要内容
Sandbox Physics

晶体管偏置与输出曲线

输出电压很低时,集电极电流为什么不再跟着基极电流增加? 输出电压很低时,晶体管的两个结都正向导通,再增加基极电流,集电极电流也难按原来的倍数增加。提高输出电压,让集电结反向偏置,放大关系就恢复了。

给晶体管基极送入电流,看电子穿过薄基区。采一条输出曲线,找到饱和区与放大区的分界。

交互模型晶体管偏置与输出曲线
集电极电流00
集电极与基极电流之比00
发射极电流00
器件功率00

晶体管输出扫描

合成模型采集

VCE/V,IC/mAV_{CE}/\mathrm V,\quad I_C/\mathrm{mA}

青色:已采合成扫描。灰色:模型对照。

采集设置与坐标

扫描保留采集时的设置。

灰色模型对照的基极电流分别为十、三十五和七十微安,增益与采集设置相同。青色扫描与橙点保留采集时的设置。

晶体管偏置与输出曲线

背景NPN 晶体管把薄的富空穴基区夹在两个富电子区之间。发射结注入电子,反向偏置的集电结把大部分电子收走。

为什么值得理解相同基极电流,在饱和区和放大区可以得到很不一样的集电极电流。扫描输出电压就能看到转折。

一句话直觉
薄基区让大部分注入电子抵达集电极;两个结都正向导通后,通常的电流增益就失效了。

核心数学模型

电流连续性

IE=IB+ICI_E=I_B+I_C

从发射极流出的电流,等于从另外两个端子流入的电流之和。

正向放大区的电流增益

IC≃βFIBI_C\simeq\beta_F I_B

这个近似要求集电结反向偏置,并远离饱和与击穿。

常见难点

一个常见误解

容易误解晶体管在任何输出电压下,都把基极电流乘以同一个倍数。

正确理解熟悉的增益关系要求集电结反向偏置。饱和时两个结都正向导通,必须把相互耦合的结电流一起求解。

动手实验

  1. 01

    先看放大区

    选“放大”,改变“基极电流”。

    你会看到: 电子流和集电极电流一起增强。
  2. 02

    降低输出电压

    选“饱和”,再缓慢提高“集电极电压”。

    你会看到: 集电极电流先经过明显拐点,再接近平台。
  3. 03

    采下输出曲线

    点“记录扫描”,比较低压拐点与高压平坦分支。

    你会看到: 扫描只改变集电极电压,保持当次基极电流和增益不变。

相关实验与文章

这一页直接连着哪些内容

凝聚态物理 · 阅读路径

控制电流与光的材料

这条阅读路径里用到本实验的文章,后面跟着它们推荐的其他实验。

  1. 文章第一只晶体管怎样把微弱信号放大
  2. 文章隧道二极管的电流为什么会随电压升高而下降
  3. 实验量子隧穿实验室势垒透射
  4. 文章怎样把一个完整电路做进同一块半导体
  5. 实验异质结注入异质结注入
这个页面有错误、看不明白,或者缺了什么?告诉我们
反馈类型

提交时会附带本页地址、Lab ID、网站语言和设备类型。请不要填写个人信息。反馈最多保存 12 个月。隐私政策