BJT的共射极伏安特性曲线

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：

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：
  • 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$v_{CE}\ge 1V$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：
  • 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$i_C\ne \beta i_B$，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	$\ge V_{th}$	$>v_{BE}$	$\beta i_B$
饱和	$\ge V_{th}$	$\le v_{BE}$	$<\beta i_B$

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。