为便于描述,画出三极管放大电路示意图如图1所示:
图1 三极管放大电路示意图
从示意图可以得到,相关物理量满足公式:Ic=(Vcc-Vce)/Rc。基于此公式,可以得到以下结论:当Vcc与Rc不变时,集电极电流越大,集电极与发射极之间的压降越小。
另贴出三极管输出特性曲线如图2所示:
图2 三极管输出特性曲线
根据三级管的特性,在截止区,发射结反偏,基极电流Ib=0,因此集电极电流Ic=0。在放大区,Ic=βIb,因此,其输出特性曲线为一条直线。关键在于饱和区,根据前述公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc,当Vce逐渐变小,Ic应该变大,输出特性曲线随着Vce的变小应该向上拐,公式与输出特性曲线的描述出现了矛盾。
当然,这种矛盾仅仅是分析方法上的错误,根据公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc,得到当Vce逐渐变小,Ic应该变大的结论时是基于Vcc与Rc不变时,那么究竟什么会影响Vce的值呢?一是外电源Vcc,另外一个是基极电流Ib。
三极管输出特性曲线可表述为:Ic=F(Vce)|Ib=常数,即在基极电流一定时,集电极电流与Vce之间的关系。所以任取一条输出特性曲线,基极电流Ib是一定的,Vce的减小是由外电源Vcc的变化所引起的。再回到公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc,可以发现,得到当Vce逐渐变小,Ic应该变大的结论的前提是不存在的,因此得到了错误的结果。
在实际的应用场景中,外电源不变时,三极管处于饱和区的集电极电流的确要比在放大区是大,这点在输出特性曲线上如何表示呢?答案是:三极管的工作状态会随着负载线移动。
图3 Ib变化时,Ic与Vce将沿负载线移动
三级管是一个流控流型器件,当基极电流和外部电源不变时,三极管的各项参数应该不便(不考虑温度、阻值变化等)。当基极电流变化时,可以看到集电极电流也在逐渐变大,并且在饱和区的集电极电流是大于其在放大区的集电极电流值的(虽然此时放大倍数β是变小的),与公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc表述相符。