三极管输出特性曲线与公式Ic=(Vcc-Vce)/Rc矛盾点分析笔记

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。

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