三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。
设计电路中常常会关注的参数有电流放大系数β、极间反向电流ICBO、ICEO、集电极最大允许电流ICM、反向击穿电压VEBO、VCBO、VCEO以及三极管的输入输出特性曲线.输入/输出特性三极管特性曲线是反映三极管各电极电压和电流之间相互关系的曲线，是用来描述三极管工作特性曲线，常用的特性曲线有输入特性曲线和输出特性曲线：输入特性曲线表示当E极与C极之间的电压VCE保持不变时，输入电流（即基极电流IB）和输入电压（即基极与发射极间电压VBE）之间的关系曲线时，相当于集电极与发射极短路，即发射结与集电结并联。
对于小功率晶体管，VCE大于1V的一条输入特性曲线V的所有输入特性曲线。
三极管输入特性曲线输出特性曲线表示基极电流IB一定时，三极管输出电压VCE与输出电流IC之间的关系曲线。
截止区：它包括IB=0及IB〈0（即IB与原方向相反）的一组工作曲线，IC=Iceo（称为穿透电流），在常温下此值很小。
在此区域中，三极管的两个PN 结均为反向偏置，即使VCE电压较高，管子中的电流Ic却很小，此时的管子相当于一个开关的开路状态。
饱和区：该区域中的电压VCE的数值很小，VBE〉VCE 集电极电流IC随VCE的增加而很快的增大。
此时三极管的两个PN 结均处于正向偏置，集电结失去了收集某区电子的能力，IC不再受IB控制。
当VEC超过某一电压后曲线基本上是平直的，这是因为当集电结电压增大后，原来流入基极的电流绝大部分被集电极拉走，所以VCE再继续增大时，电流IC变化很小，另外，当IB 变化时，IC即按比例的变化，也就是说，IC受IB的控制，并且IC变化比IB的变化大很多，△IC和△IB成正比，两者之间具有线性关系，因此此区域又称为线性区。
特点：曲线簇靠近纵轴附近，各条曲线的 特点：曲线簇靠近纵轴附近， 上升部分十分密集，几乎重叠在一起， 上升部分十分密集，几乎重叠在一起，可以 看出： 看出： 改变时， 当 IB 改变时，Ic 基本上不会随之而改 变。
Ε 晶体管饱和的程度将因IB和Ic的数值不同 晶体管饱和的程度将因I Ic的数值不同
Ε （2）为了保证三极管工作在放大区，在组成放大 为了保证三极管工作在放大区，
电路时， 电路时，外加的电源的极性应使三有管的发射结 处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。 处于正向偏置状态，集电结则处于反向偏置状态。
Ε （3）即使三极管工作在放大区，由于其输入，输 即使三极管工作在放大区，由于其输入，
结论： 结论： 在放大区，UBE 0.7V，UBC 0，Je正 在放大区， 0.7V， 0，Je正 偏，Jc反偏，Ic随IB变化而变化，但与 反偏， 变化而变化， 的大小基本无关。 UCE的大小基本无关。 ΔIcΔIB，具有很强的电流放大作 用！
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 放大区：发射结正偏，集电结反偏。 即： IC=βIB , 且 ∆IC = β ∆ IB (2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。 即：UCEUBE ， βIBIC，UCE≈0.3V (3) 截止区： UBE 死区电压， IB=0 ， IC=ICEO ≈0 截止区： 死区电压，
例4.3.1 在放大电路中测得4个三极管的各管脚对“地”电位如图所 示。试判断各三极管的类型（是NPN型还是PNP型，是硅管 还是锗管），并确定e、b、c三个电极。
三极管 第二位：A 锗PNP管, B 锗NPN管, C 硅PNP管, D 硅NPN管 第三位：X 低频小功率管，D 低频大功率管，
晶体管的漏极至源极曲线通常被称为I-V 特性曲线，表示漏极电流与源极电压之间的关系。对于不同类型的晶体管，如MOSFET（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）和BJT（双极型晶体管，如NPN和PNP），其I-V 特性曲线有所不同。
当源极电压（Vds）增加时，漏极电流（Ids）呈线性增加，最终趋于饱和。
漏极电流与栅极电压（Vgs）之间存在阈值电压，即使Vgs小于阈值电压，也会有漏极电流。
漏极电流（Ic）与集电极电压（Vce）之间的关系通常表现为一条呈饱和特性的曲线。
在锯齿波发生电路与电阻 R14 之间，波形为较理想的锯齿波，如图 4，但经过电阻 R14 之后，波形似 乎是两个频率之比近似为 9 的锯齿波相乘的结果，如图 5.
阶梯波发生电路的运放输出端不与电阻 R13 相连时，也能得到较理想的阶梯波。与电阻 R13 以及被测 三极管相连时，在运放输出端与 R13 之间的测得的阶梯波已有畸变。在较高的台阶处，本应水平的部 分向下倾斜了一定的角度，即电容 C3 通过电阻 R13 和被测三极管的 B-E 极进行缓慢放电，如图 6.而 在 R13 与被测三极管之间，阶梯波已经完全消失，如图 7.
1. 矩形波的设计频率为 800Hz（设计过程中，并未忽略 D1 导通时 R1 的分流作用），由于电阻、电容等 器件的不精确性，以及实际二极管的正向电阻并不为零，当矩形波发生电路不与其他任何电路相连 时，其频率 f=761Hz，占空比为 5.3%，Vopp=16V.当与阶梯波和锯齿波发生电路相连时，频率 f=910Hz，占空比变为 9%，Vopp=11.6V.
回扫线（短路）以及同时加大 R10 和 R2 两种方案。这两种方案所得回扫线的形
状与特性曲线十分相似，在屏幕上的位置相当于特性曲线向下平移了一定的距离。将 R10 变为 0 得到的
三极管外部各极电压和电流的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。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极管的某些参数，是分析和设计三极管电路的重要依据。
应用最广泛的是共发射极电路，其基本测试电路如图Z0118所示，共发射极特性曲线可以用描点法绘出，也可以由晶体管特性图示仪直接显示出来。
在三极管共射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压UBE 维持不同的定值时，
三极管为放大器时 三极管是工作在放大区，放大区也称为线，这是三极管的截止工作区。
iC和uCE的关系 当uCE由0变大到3V左右时，iC跟随uCE变大而变
纵 轴 描述iC电流大小 横 轴 描述uCE电压大小 曲 线 在不同iB电流下， iC与uCE之间的关系
• 双极型半导体简介 • 双极型半导体三极管特性 • 双极型半导体三极管的工作原理 • 双极型半导体三极管的应用实例 • 双极型半导体三极管的发展趋势与展望01 双极型半导体简介双极型半导体的定义01双极型半导体是指具有两个能带 间隙的半导体，即价带和导带之 间存在两个能级，分别是空穴和 电子的导带。波形变换双极型半导体三极管可以将一种波形 转换为另一种波形，如将正弦波转换 为矩形波等。05 双极型半导体三极管的发 展趋势与展望新材料的应用硅基材料的突破随着硅基材料的不断改进，双极型半导体三极管性能得到显著提升，具有更高的 耐压、耐热和稳定性。
新型化合物半导体材料如硅碳化物、氮化镓等在双极型半导体三极管中的应用， 有望提高器件的开关速度和效率。
双极型半导体三极管在太阳能逆变器、风力发电系统和电动车驱动电路等新能源领域具有潜在的应用价值。
当集电极电流固定时，随着集电极电压的增加，发射极电 流逐渐减小，呈现出正阻特性。
双极型半导体三极管输入电阻的大小 取决于基极电流的大小，随着基极电 流的增大，输入电阻逐渐减小。
晶体三极管特性曲线、集电极输出特性曲线和二极管一样，晶体管的特性曲线可以提供很多信息。
有许多类型的晶体管特性曲线。集电极曲线族是最常见的曲线就是这种曲线的一个例子。垂直轴表示集电极电流（IC），以毫安为单位；水平轴表示集电极-发射极偏置电压（UCE），以伏特为单位。该图叫做集电极曲线族，因为它是同一个三极管在给定不同基极电流的条件下描绘的。图10－10给出了一种电路可以用来测量一个集电极曲线族的数据的电路。
用三个表来分别测量基极电流IB，集电极电流IC，集电极-发射极电压UCE。
如图10－10所示，先调整可变电阻器得到需要的基极电流，然后调整可变电源，每给定为一个UCE值，记录集电极电流的值。
改变基极电流，重复前面的操作，就可以产生这一族中的其它曲线所示的曲线可得到一些结型晶体管的重要参数。
注意IB=20μA时的曲线V范围内集电极电流有多大变化？电压增加16V，电流大约增加0.3mA。
由此可见，集电极电压对电流的影响很小，仅在集电极电压很小的时候对集电极电流有影响（见图10-9中1V以下部分曲线称三机关报和区）。
由输出特性曲线图，我们定义三极管的动态电阻（也称三极管集电极输出电阻）：实际表示输出特性曲线的斜率。
例如，当IC=10mA，VCE=4V时，求IB=?，这两个数据点在80μA的曲线μA。
例如，当UCE=10V，IC=7mA时，基极电流值为多少？这两个值的交点与族内的每条曲线μA曲线μA是比较合理的。
晶体三极管的输入、输出特性曲线三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能的外部表现。
最常用的有输入特性和输出特性曲线两种，在实际应用中，通常利用晶体管特性图示仪直接观察，也可用图1的电路开展测试逐点描绘。
（一）输入特性曲线输入特性是指，当三极管的集电极与发射极之间电压UCE保持为某一固定值时，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE与基极电流IB之间的关系。
当UCE分别固定在O和1伏两种情况下，调整RPl测得的IB和UBE的值，列于表1。
但两条线晶体三极管输入、输出特性实验电路图2晶体三极管输入特性曲线.当UCE = O伏时，也就是将三极管的集电极与发射极短接，如图3所示，相当于正向接法的两个并联二极管。
图2中曲线A的形状跟二极管的正向伏安特性曲线非常相似，IB和UBE 也是非线.当UCE=I伏时，集电结反偏，产生集电极电流IC, 在一样的UBE条件下，基极电流IB就要减小。
当UCE1伏以后，IB与UCE几乎无关，其特性曲线和UCE = I优那条曲线非常接近，通常按UCE = I 伏的输出特性曲线 UCE=O时的等效电路图4 3AX52B的输入特性曲线B错三极管的输入特性，注意横坐标是一UBE,这是指PNP型错管的基极电位低于发射极电位。
可见，错管和硅管它们的输入特性曲线都是非线性的，都有“死区”, 错管和硅管相比，错管在较小的UBE值下，就可使发射结正偏导通。
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目录一、三极管特性曲线)三极管输入特性曲线)三极管输出特性曲线)二、三极管应用举例 (3)三极管在放大状态下的应用 (3)三极管在开关状态下的应用 (3)三、线性电路和非线)线)非线)线性电路的分析应用举例 (6)非线性电路的分析应用举例 (7)四、数字电路和模拟电路 (8)数字电路 (8)模拟电路 (8)数字电路和模拟电路区别与联系 (9)五、总结与体会 (9)六、参考文献 (10)三极管输入输出曲线分析——谈线性电路与非线性电路摘要：三极管是电路分析中非常重要的一个元器件。
本文主要分析了三极管输入输出特性曲线，介绍了线性电路和非线性电路的理论在分析工具的不同之处。
关键词：三极管；数字电子技术；模拟电子技术一、三极管特性曲线分析三极管结构双极结型三极管是由两个PN结背靠背构成。
图1-1 三极管示意图及符号PNP型三极管和NPN型三极管具有几乎等同的电流放大特性，以下讨论主要介绍NPN 型三极管工作原理。
这三个区域分别为发射区、集电区和基区，从三极管的三个区各引出一个电极，相应的称为发射极（E）、集电极（C）和基极（B）。
虽然发射区和集电区都是N型半导体，但是发射区的掺杂浓度比集电区的掺杂浓度要高得多。
双极型三极管有三个电极：发射极（E）、集电极（C）、基极（B），其中两个可以作为输入，两个可以作为输出，这样就有一个电极是公共电极。
三种接法就有三种组态：共发射极接法（CE）、共基极接法（CC）、共集电极接法（CB）。
这里只以共射接法为例分析其输入输出曲线 三极管三种组态晶体三极管的输入特性和输出特性曲线描述了各电极之间电压、电流的关系。
三极管输入特性曲线输入特性曲线描述了在管压降CE U 一定的情况下，基极电流B i 与发射结压降BE U 之间的函数关系，即()CE C B BE Ui f u ==。
图1-3 三极管输入特性曲线三极管输出特性曲线输出特性曲线描述是基极电流B I 为一常量时，集电极电流C i 与管压降CE u 之间的函数关系，即()B C CE I C i f u ==。
输出特性曲线可以分为三个工作区域，如下图所示：在饱和区内，发射结和集电结均处于正向偏置。
Ci 主要随CE u 增大而增大，对B i 的影响不明显，即当BE u 增大时，B i 随之增大，但C i 增大不大。
在饱和区，C i 和Bi 之间不再满足电流传输方程，即不能用放大区中的β来描述C i 和B i 的关系，三极管失去放大作用。
在放大区内，发射结正向偏置，集电结反向偏置，各输出特性曲线. 线. 非线V 时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上是两个二极管并联的正向特性曲线CE U V ，0cb ce be U U U =-时,，集电结已进入反偏状态，开始1CE U V 收集载流子，且基区复合减少， 特性曲线将向右稍微移动一些, I C / I B 增大。
表示当B i 一定时， 图1-4 三极管输出特性曲线C i 的值基本上不随CE u 而变化。
三极管在放大状态下的应用分压式电流负反馈放大电路是各种电子设备中经常采用的一种弱信号放大电路，其核心部件就是三极管，当三极管工作在放大状态，那么在通电过程中，三极管静态时的工作电压必须满足发射极正偏，集电极反偏，而且随着输入信号的变化，各种电压或电流都能随着发生相应的变化， 图2-1 分压式电流负反馈放大电路 不能出现信号的失真现象。
三极管在开关状态下的应用三极管的开关特性在数字电路中应用广泛，是数字电路最基本的开关元件。
当处于开状态时,三极管为处于饱和状态,Uce ≤Ube ，Uce 间的电压很小,一般小于PN 结正向压降(.当处于关状态时,基极电流Ib 为＞1V 时为放大状态 。
三极管是以基极电流B i 作为输入，操控整个 图2-2 共射型三极管电路三极管的工作状态。
三极管在截止态时 C-E 间如同断路，在饱和态时C-E 间如同通路 (带有 V 电位降)，因此可以作为开关。
图2-3 截止态如同断路图2-4 饱和态如同通路三、线性电路和非线性电路是否满足叠加定理和齐次性是线性电路和非线性电路之间最主要的区别。
齐次，非齐次是指方程中有没有常数项，即所有激励同时乘以常数k时，所有响应也将乘以k。
电路的叠加性是指在有几个电源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号（如电源作用）增加或减小Ｋ倍时，电路的响应（即在电路其它各电阻元件上所产生的电流和电压值）也将增加或减小Ｋ倍。
叠加性和齐次性是线性电路独有的特性，这两个定理也简化了线性电路分析的过程。
叠加性和齐次性可表示如下：图3-1 线 线 线性电路叠加性和齐次性的综合特性在线性电路中，由多个独立电源共同作用所引起的响应等于这些独立电源分别单独作用时所引起的响应的代数和，所以对电路的分析比较简单，小信号和大信号作用下的结果基本一致。
戴维南定理是指任一线性有源单口网络，可用一个电压源串联一个阻抗来代替，电压源的电压等于该网络端口的开路电压，而等效阻抗则等于该网络中全部独立源为零值时从端口看进去的阻抗。
诺顿定理是指一个有源线性单口网络，可用一个电流源并联一个等效阻抗来代替，电流源等于该网络端口的短路电流，等效阻抗等于该网络中全部独立源为零值时从端口看进去的阻抗。
图3-4 戴维南定理图3-5 诺顿定理非线性电路理论当电路中至少含有一个非线性电路元件时（例如非线性电阻元件、非线性电感元件等），其运动规律就要由非线性微分方程或非线性算子来描述，我们称这样的电路为非线性电路。
一百多年以来，人们对电路理论的研究，取得的较多成果在于线性电路理论方面。
首先，非线性电路不满足叠加定理，所以在线性电路中一系列行之有效的分析方法在非线性电路中就不在适用。
再者，对线性系统来说，一般存在一个平衡状态，我们很容易判断系统的平衡状态是否为稳定的。
但非线性系统一般存在多个平衡态，其中有些平衡态是稳定的，有些平衡态可能不是稳定的。
定性分析法设计的数学工具有微分方程定性理论、稳定性理论、泛函分析中的不动点定理等。
分析仅含有二端非线性电阻的非线性动态电路时，可以采用分段线性化方法，用较简单的分段线性函数来逼近非线性电阻的电压电流非线性关系，从而可以用解析的方法求出较简单的非线性电路的解，并能定量的考察一些参数变化对电路响应的影响。
线性电路的分析应用举例一阶RC 电路是典型的线性电路，通常由一个电容器和一个电阻器组成。
当0,H f f ϕ=? 时，0uA &: 上述电路的频率特性可用特定的渐近线—波特图来表示，其幅频和相频波特图如下：图3-7 RC 低通滤波器的幅聘波特图和相频波特图由幅频特性图可知，用渐近线代替实际幅频特性时最大误差发生在转折频率H f 处，在H f f = 处偏差为-3dB 。