模电学习7. 三极管特性曲线与静态工作点

一、三极管的伏安特性曲线

1. 三极管的伏安特性曲线

三极管是一种常用的电子元件，其伏安特性曲线描述了三极管在不同电压和电流条件下的电性能。

三极管的伏安特性曲线通常分为三个区域：放大区、饱和区和截止区。

• 放大区：在这个区域，三极管的电流增加，电压也增加，但电流增长的速度大于电压增长的速度。这个区域是三极管常用的工作区域，用于信号放大。
• 饱和区：在这个区域，三极管的电流增加，但电压增加不明显。在饱和区，三极管的电路行为类似于一个开关，其主要作用是开启或关闭电路。
• 截止区：在这个区域，三极管的电流非常小，接近于零。在截止区，三极管的电路行为类似于一个断开的开关。

三极管的伏安特性曲线可以通过实验获得。在实验中，将三极管连接到电路中，以不同的电压和电流作为输入，测量输出电压和输出电流，然后将这些数据绘制成伏安特性曲线。

伏安特性曲线的形状受到三极管的特性参数、工作温度等多种因素的影响，因此在设计电路时需要仔细考虑这些因素。

2. 三极管的静态工作点

三极管静态工作点是指三极管在直流电路中的稳定工作状态，也就是没有输入信号时三极管的电流和电压的值。在这个状态下，三极管的输入端没有任何信号输入，因此输出端也不会有任何信号输出。

在实际电路中，三极管静态工作点的选取非常重要，因为它决定了三极管的工作状态和工作范围。如果静态工作点选取不当，会导致三极管失真，输出信号失真，从而影响电路的性能。因此，设计电路时需要仔细计算和选择合适的静态工作点，以确保电路能够稳定工作，并产生正常的输出信号。

三极管的静态工作点要计算的参数有： $I_{BQ}$ 、 $I_{CQ}$、$U_{CEQ}$，这里Q专指静态工作点变量。

二、合适的静态工作点选择

1. 合适静态工作点条件

1. 电路的输入输出要求：不同的电路应用需要满足不同的输入输出要求，例如需要大幅度放大、需要输出信号对称等。因此，我们需要根据应用需求来选择合适的静态工作点。
2. 电源电压和元器件参数：电路的静态工作点和电路的电源电压以及元器件的参数密切相关，不同的电源电压和元器件参数可能导致不同的静态工作点，因此我们需要根据电路实际情况来计算和选择。
3. 稳定性和失真：静态工作点的选择会影响电路的稳定性和失真情况，因此我们需要选择一个能够保持稳定的静态工作点，同时尽可能地减小电路的失真。

2. 静态工作点的确定

静态工作点是直流负载线与晶体管的某条输出特性曲线的交点，随IB的不同而静态工作点沿直流负载线上下移动。

根据式$Uce=Ucc-Rc\ast Ic$，在Ic/Ucc图上画出直流负载线，再画出在IB情况下的晶体管输出特性曲线，交点即静态工作点。

三、使用立创EDA仿真查看静态工作点

1. 搭建如下图所示测试电路

2. 点击菜单仿真、仿真设置

3. 运行

点击静态工作点标签、运行
稍等片刻就会出来仿真报告：

报告中可以迅速看到三极管的主要静态参数。