基本介紹
- 中文名：輸出特性
- 外文名：Output Characteristics
- 學科領域：模擬電子技術
電晶體輸出特性,截止區,放大區,飽和區,場效應管輸出特性,可變電阻區,飽和區,截止區,擊穿區,
電晶體輸出特性
對於共射接法電晶體，輸出特性是指當基極電流I(B)為參變數時，集電極電流I(C)和集射電壓U(CE)之間的函式關係。對應不同的I(B)，有不同的輸出特性，故輸出特性曲線是一族曲線。
電晶體輸出特性曲線主要包括3個區域：截止區，放大區，飽和區。3個區域表示電晶體不同的工作狀態。下面根據3個區域分別介紹電晶體的輸出特性。
截止區
電晶體截止區是指電晶體輸出特性曲線中電晶體輸入電流為0所對應曲線下方的區域。對於共射接法的電晶體，截止區是指電晶體輸出特性曲線中Ib=0曲線下方的區域，而Ib=0是因為Vbe＜Von，即基射電壓低於死區電壓，故也可將截止區定義為Vbe＜Von的區域。
在截止區內，基極電流Ib=0，集電極電流Ic≤Icbo，幾乎等於0，僅有極微小的反向穿透電流Iceo流過，矽三極體的Iceo通常都在1μA以下。事實上，應該把Ie=0，即Ic≤Icbo的區域叫做截止區。此時，集電結和發射結均處於反向偏置狀態。
放大區
電晶體放大區是指電晶體輸出特性曲線中每條曲線近似水平部分的集合所對應的區域。這表明，在集射電壓U(CE)一定的範圍內，集電極電流I(C)與U(CE)無關，只取決於I(B)的值。根據這一特性，可實現利用I(B)的變化去線性地控制I(C)的變化，從而實現電流的線性放大，故放大區也成為線性區。此時，發射結正偏，集電結反偏，I(C)=β·I(B) , 且△I(C) =β·△I(B)。
飽和區
電晶體飽和區是指集電結和發射結均正偏，集電極電流不受基極電流控制的區域，也稱飽和工作區。對於共射接法電晶體，飽和區是I(B)＞0和U(CE)＜0.7V的區域。
當U(CE)＜0.7V時，U(CB)=U(CE)＜U(BE)，集電結正偏，若U(CE)很小（如0.1V~0.3V），即使I(B)增大，I(C)也很少增加，即集電結吸引來自發射區多子的能力大大下降，已經“飽和”了。也可以用曲線U(CE)=U(BE)作為飽和區和放大區的分界線。
綜上，電晶體在飽和區內工作時的主要特點有：（1）集電結和發射結均正偏；（2）I(C)取值與U(CE)有很大關係，I(C)隨U(CE)的增大而增大；（3）I(C)取值與I(B)不成比例，線性放大無法實現；（4）電晶體沒有放大作用，集電極和發射極相當於短路，可與截止區配合，用於開關電路。
場效應管輸出特性
對於共源接法場效應管，輸出特性是指柵源電壓U(GS)為參變數時，漏極電流I(D)和漏源電壓U(DS)間的函式關係。對應不同的U(GS)，有不同的輸出特性，故輸出特性曲線是一族曲線。
場效應管輸出特性曲線
場效應管輸出特性曲線主要包括4個區域：可變電阻區，飽和區（又稱恆流區，放大區），截止區（又稱夾斷區），擊穿區。4個區域對應場效應管不同的工作狀態。下面按照場效應管4種工作狀態依次展開，對輸出特性作詳細介紹。
可變電阻區
場效應管可變電阻區是指輸出特性曲線中靠近縱軸，反映場效應管預夾斷前漏極電流I(D)和漏源電壓U(DS)之間關係的部分。根據預夾斷時各極之間的電壓關係式U(DS)=U(GS)-U(GS(off))，可確定不同柵源電壓U(GS)下溝道預夾斷時的U(DS)。各點相連，得到概述圖中的虛線OA，它表示場效應管恰好預夾斷時U(DS)與U(GS)的關係，也即可變電阻區與飽和區（恆流區）的分界線。
在可變電阻區內，當U(GS)不變時，I(D)隨U(DS)的增加近似直線上升，且U(GS)越小，該段輸出特性曲線斜率越小。此時，場效應管可視作一個受U(GS)控制的壓控電阻，且U(GS)越小，等效電阻值越大。也正因此，該區域叫做“可變電阻區”。
飽和區
場效應管飽和區是指場效應管輸出特性曲線族中漏源電壓U(DS)較大，且漏極電流I(D)基本不隨U(DS)增加而變化的部分。這段特性曲線近似水平，故又叫“恆流區”。它表示場效應管預夾斷後I(D)和U(DS)之間的關係。在該區域內，I(D)的大小隻受U(GS)控制，此時場效應管可看作一個電壓控制電流源。場效應管作為放大器件套用時，工作在該區域，故又稱“放大區”。
截止區
場效應管截止區是指當場效應管柵源電壓低於夾斷電壓，導電溝道全部夾斷，漏極電流歸零時，對應的輸出特性曲線靠近橫軸的區域。場效應管截止區也叫“夾斷區”。
對於場效應管，當柵源電壓U(GS)低於夾斷電壓U(GS(Off))時，導電溝道全部夾斷，漏極電流I(D)≈0，處於截止狀態，對應輸出特性曲線靠近橫軸的區域。注意，|U(GS(off))|在數值上等於U(GS)=0V時JFET和耗盡型MOSFET預夾斷最低電壓，但該預夾斷電壓是可變電阻區和飽和區的分界線，是漏源電壓U(DS)的一個取值，與截止區無關，即夾斷電壓不是預夾斷電壓，前者導電溝道完全夾斷且I(D)為0，而後者未完全夾斷且I(D)不為0，切勿混淆。
擊穿區
場效應管擊穿區是指場效應管漏源電壓U(DS)超過最大漏源電壓U(DS(BR))，致使漏極附近PN結髮生雪崩擊穿時，輸出特性曲線上對應的區域（圖中的區域Ⅲ）。此時，I(D)急劇上升，甚至很快燒毀場效應管，故實際套用中不允許場效應管工作在擊穿區。
場效應管擊穿區和放大區的分界線可以由如下的方法確定。若已知PN結擊穿電壓U(BR)，由U(DS(BR))=U(GS)-U(BR)可得，不同U(GS)下的U(DS(BR))不同。將對應於不同U(GS)值的輸出特性曲線上U(DS)=U(DS(BR))的各點相連，即為放大區和擊穿區的分界線。
