输出特性

晶体管输出特性和场效应管输出特性

输出特性分为晶体管输出特性和场效应管输出特性。对于共射接法晶体管，输出特性是指当基极电流为参变量时，集电极电流和集射电压之间的函数关系。对于共源接法场效应管，输出特性是指栅源电压为参变量时，漏极电流和漏源电压间的函数关系。

晶体管输出特性

对于共射接法晶体管，输出特性是指当基极电流I(B)为参变量时，集电极电流I(C)和集射电压U(CE)之间的函数关系。对应不同的I(B)，有不同的输出特性，故输出特性曲线是一族曲线。

晶体管输出特性曲线主要包括3个区域：截止区，放大区，饱和区。3个区域表示晶体管不同的工作状态。下面根据3个区域分别介绍晶体管的输出特性。

截止区

晶体管截止区是指晶体管输出特性曲线中晶体管输入电流为0所对应曲线下方的区域。对于共射接法的晶体管，截止区是指晶体管输出特性曲线中Ib=0曲线下方的区域，而Ib=0是因为Vbe＜Von，即基射电压低于死区电压，故也可将截止区定义为Vbe＜Von的区域。

在截止区内，基极电流Ib=0，集电极电流Ic≤Icbo，几乎等于0，仅有极微小的反向穿透电流Iceo流过，硅三极管的Iceo通常都在1μA以下。事实上，应该把Ie=0，即Ic≤Icbo的区域叫做截止区。此时，集电结和发射结均处于反向偏置状态。

放大区

晶体管放大区是指晶体管输出特性曲线中每条曲线近似水平部分的集合所对应的区域。这表明，在集射电压U(CE)一定的范围内，集电极电流I(C)与U(CE)无关，只取决于I(B)的值。根据这一特性，可实现利用I(B)的变化去线性地控制I(C)的变化，从而实现电流的线性放大，故放大区也成为线性区。此时，发射结正偏，集电结反偏，I(C)=β·I(B) , 且△I(C) =β·△I(B)。

饱和区

晶体管饱和区是指集电结和发射结均正偏，集电极电流不受基极电流控制的区域，也称饱和工作区。对于共射接法晶体管，饱和区是I(B)＞0和U(CE)＜0.7V的区域。

当U(CE)＜0.7V时，U(CB)=U(CE)＜U(BE)，集电结正偏，若U(CE)很小（如0.1V~0.3V），即使I(B)增大，I(C)也很少增加，即集电结吸引来自发射区多子的能力大大下降，已经“饱和”了。也可以用曲线U(CE)=U(BE)作为饱和区和放大区的分界线。

综上，晶体管在饱和区内工作时的主要特点有：（1）集电结和发射结均正偏；（2）I(C)取值与U(CE)有很大关系，I(C)随U(CE)的增大而增大；（3）I(C)取值与I(B)不成比例，线性放大无法实现；（4）晶体管没有放大作用，集电极和发射极相当于短路，可与截止区配合，用于开关电路。

场效应管输出特性

对于共源接法场效应管，输出特性是指栅源电压U(GS)为参变量时，漏极电流I(D)和漏源电压U(DS)间的函数关系。对应不同的U(GS)，有不同的输出特性，故输出特性曲线是一族曲线。

场效应管输出特性曲线主要包括4个区域：可变电阻区，饱和区（又称恒流区，放大区），截止区（又称夹断区），击穿区。4个区域对应场效应管不同的工作状态。下面按照场效应管4种工作状态依次展开，对输出特性作详细介绍。

可变电阻区

场效应管可变电阻区是指输出特性曲线中靠近纵轴，反映场效应管预夹断前漏极电流I(D)和漏源电压U(DS)之间关系的部分。根据预夹断时各极之间的电压关系式U(DS)=U(GS)-U(GS(off))，可确定不同栅源电压U(GS)下沟道预夹断时的U(DS)。各点相连，得到概述图中的虚线OA，它表示场效应管恰好预夹断时U(DS)与U(GS)的关系，也即可变电阻区与饱和区（恒流区）的分界线。

在可变电阻区内，当U(GS)不变时，I(D)随U(DS)的增加近似直线上升，且U(GS)越小，该段输出特性曲线斜率越小。此时，场效应管可视作一个受U(GS)控制的压控电阻，且U(GS)越小，等效电阻值越大。也正因此，该区域叫做“可变电阻区”。

饱和区

场效应管饱和区是指场效应管输出特性曲线族中漏源电压U(DS)较大，且漏极电流I(D)基本不随U(DS)增加而变化的部分。这段特性曲线近似水平，故又叫“恒流区”。它表示场效应管预夹断后I(D)和U(DS)之间的关系。在该区域内，I(D)的大小只受U(GS)控制，此时场效应管可看作一个电压控制电流源。场效应管作为放大器件应用时，工作在该区域，故又称“放大区”。

截止区

场效应管截止区是指当场效应管栅源电压低于夹断电压，导电沟道全部夹断，漏极电流归零时，对应的输出特性曲线靠近横轴的区域。场效应管截止区也叫“夹断区”。

对于场效应管，当栅源电压U(GS)低于夹断电压U(GS(Off))时，导电沟道全部夹断，漏极电流I(D)≈0，处于截止状态，对应输出特性曲线靠近横轴的区域。注意，|U(GS(off))|在数值上等于U(GS)=0V时JFET和耗尽型MOSFET预夹断最低电压，但该预夹断电压是可变电阻区和饱和区的分界线，是漏源电压U(DS)的一个取值，与截止区无关，即夹断电压不是预夹断电压，前者导电沟道完全夹断且I(D)为0，而后者未完全夹断且I(D)不为0，切勿混淆。

击穿区

场效应管击穿区是指场效应管漏源电压U(DS)超过最大漏源电压U(DS(BR))，致使漏极附近PN结发生雪崩击穿时，输出特性曲线上对应的区域（图中的区域Ⅲ）。此时，I(D)急剧上升，甚至很快烧毁场效应管，故实际应用中不允许场效应管工作在击穿区。

场效应管击穿区和放大区的分界线可以由如下的方法确定。若已知PN结击穿电压U(BR)，由U(DS(BR))=U(GS)-U(BR)可得，不同U(GS)下的U(DS(BR))不同。将对应于不同U(GS)值的输出特性曲线上U(DS)=U(DS(BR))的各点相连，即为放大区和击穿区的分界线。

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