不能忽视的晶体管特性问题

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【摘要】晶体二极管、三极管特性看似一个简单问题，但资料和书籍却出现了点儿混乱，它不仅影响到晶体管手册参数，更涉及设计误差和试验方法问题。在学校教学实践中，也给初学的学生带来一些困惑。作者将各资料教材做一个全面比较归纳，发现问题具有普遍性。本文给出一个正确答案，供广大编书作者和出版社参考。

【关键词】晶体管；伏安特性；反向特性；输出特性

对于广大电专业技术人员来说，二极管的伏安特性，三极管的输入/输出特性，那是太基本的常识，似乎没有讨论的必要。然而，事情远非如此，基础虽然简单，但却是各种设计与后继课程的根基，不允许有差错。一旦出现问题，种种不利影响就会叠加，产生不小的偏离。

1.现行业书上的二极管伏安特性

下面几张照片，是从市售几本教材中随便挑选出来的硅二极管伏安特性曲线。仔细对比这些特性曲线，就会发现一些问题：它们形状相似，但却有差别。一是正向特性阀值电压不等，走势有别。二是反向都有电流，且差距不小，从几十微安到几百微安都有。这是实验选用二极管不同，还是仪器精度导致的正常测量误差？可能性是有的，但不能这么大。特别是硅二极管的反向特性，在实践中，我们用万用表×10K档测量其反向电阻均为无穷大――指针没有偏转，是没有反向电流流过二极管。但为什么各种书和手册上都有大小不等的反向电流呢？

为了验证判断和手册的正确性，作者按课本实验电路（安培表外接，仪表：V-WI59C2-V、mA59C2―A）测试RF4N型二极管，得出其正向特性跟左边两图接近，与第三图相差较远。再测反向电流，数字如上表。从表中可以看出，反向电流不小，而且还有随电压升高增大的趋势，绘出的曲线相似于右图。

这就很奇怪：单独测反向电阻为无穷大，没有电流。接上电路测试时，却有不小的电流。这究竟是怎么回事呢？试着断开电压表，其它不变，电流表读数马上变为零。将电流表改用量程50uA的灵敏电流计，读数还是零。再试将反向电压增大到30伏，结果依然相同。把二极管换成IN4007整流管测，结果仍不变。这表明，安培表外接实验测得的电流不是二极管的反向电流，而是通过电压表的电流。因为硅二极管的反向电阻无穷大，而电压表内阻有限，当把电压表内接时，实际上是通过电压表给二极管旁边提供了一个反向通路。这样测得的曲线就不是二极管的反向特性曲线了。因此，将安培表外接的实验方法不对。

正确的测试方法是，测正向特性安培表外接，测反向特性时安培表内接，如图2所示，描绘出的伏安特性曲线应如图3所示。同时各种晶体管手册上硅二极管的反向饱和电流应该全部为零。这才跟实际相符合。不然，一个大规模开关集成电路的千万只管子截止时每只几微安的电流总和起来，就可能达到几安。这显然与实际情况不符，所以，通过正确的测试结果将课本和资料数据修正是必要的。

2.三极管的输出特性

二极管的伏安特性有问题，三极管有没有问题呢？再细查各种教材，发现问题更大。如果说二极管伏安特性测试只是部分书籍的话，晶体三极管输出特性曲线问题则几乎是100%，极具普遍性。照片（如图4所示）从其中任选一种的实验电路。

这个电路是几十年来大家都这么做的，它又有什么问题呢？

问题在将安培表接在了伏特表的外面。按照这个电路测出的输出特性曲线（如图5所示）。就是当基极电流Ib等于零时，Ic有150uA左右的反向饱和电流。同样，在实际工作中，我们用万用表×10K档测正品硅三极管的c-e极间电阻是无穷大，即在基极没有电流时，没有电流从集电极流向发射极。Ib为零，Ic也为零。按照书上的这种电路去测，实则也是通过电压表的电流，而不是真正的Ic。正确的方法应该是把图电压表外接到安培表之外。

这时，只要UCE没有超过三极管的击穿电压，Ib为零时Uce怎么变化Ic都等于零。得出的硅三极管输出特性曲线群中，Ib为零的的基础曲线应平移到X轴上。晶体管参数手册关于Iceo的值，也都应该降为零。这样才能解释大规模集成电路静态电流很小的实践问题。

同时，作为影响亿万人的课本，是不应该有这种普遍问题的。希望各位电子专家教授和出版社注意这个问题，在以后的课本和资料发行中，及时给予修订。

参考文献

[1]白淑珍.电子技术基础[M].北京：电子工业出版社，1999.

[2]张兴龙.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

[3]唐程山.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]康华光.电子技术基础[M].北京：人民教育出版社，1979.

作者简介：郑松柏，高级讲师，四川省南充市技工学校电子电工教研室主任，省级重点专业学科带头人，中国国际权威专家协会会员，作家、编剧，著有90万字大型历史小说《开汉大业》，已在全国发行，重大发现26项，总著述300万字。