我的学习和理解三极管直流参数折腾记

夕阳光

         我的学习和理解三极管直流参数折腾记

万用表有一个档位测量三极管的直流放大倍数，测量三极管直流参数档次高一点的工具有三极管图示仪。

我DIY的“收音机检测仪”中设计了测量三极管中某些直流参数的功能，本帖重点是介绍我对三极管直流参数的认知解析，如何DIY测量三极管直流参数的方法、电路设计，制作方法等不谈。

本人借助于自编的计算软件的辅助和自制的测量（三极管图示仪）仪器测量考证，对三极管的输入伏安曲线有了更深层次的理解和认识，输入伏安曲线中的某些问题可能读者没有思考过，思考过的问题，在业余条件下也可能无法考证，将我对三极管直流参数的折腾记分享给大家。

自制的三极管图示仪是对电流Ib、Ic和电压Uc、Ub等数据采集型，具有很高的测量精度，有D/A转换的数控电流源提供变化的Ib，数控电压源提供Uc，有A/D转换测量Ub和IC，将采集的数据以表格或会图形式显示。可绘制三极管的输出曲线，还有输入伏安曲线，直流放大倍数曲线，反向IEBO曲线等。

本帖要表述的三极管直流参数中心内容陆续发出，先开个场。

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夕阳光

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一、通过理论计算对三极管的输入伏安曲线的理论分析

三极管的输入伏安曲线，决定因素有： 1、三极管的基区电阻rbb，2三极管的反向饱和电流Is，3、三极管的直流放大倍数β,4、温度电压当量UT。

官方在三极管手册中通常给出集电极输出短路时（Uc=0V）的输入曲线，Uc≠0V时的输入伏安曲线，两者输入伏安曲线相差很大。Uc=0V时，流过PN结电流等于Ib，Uc≠0V时，流过PN结的电流等于Ib×（1+β）

1、三极管PN结伏安方程计算公式

三极管的基极电流Ib是由加在三极管基极的电压和基极对地的阻抗决定的，二极管对地的阻抗由三极管基区电阻rbb和PN结阻抗决定。PN结的结电阻有伏安方程计算公式，三极管的基极阻抗由三个参数决定。

计算公式：（此公式是自己的推导整理，并非查找资料中的现成公式）

此公式由下面的PN结伏安方程变换得到的，此计算公式没有将Uc对输入伏安曲线的影响放入，因为测量输入伏安曲线时，Uc是常量，不是变量。当Uc=0时，β取0计算，Uc≠0V时，填入放大倍数β的具体数值计算。

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下图是PN结伏安特性的计算方程，资料来自网络。

计算公式中涉及两个变量：反向饱和电流Is和温度电压当量UT，在计算时我们通常取UT等于26毫伏。

我在通过计算比较实测伏安曲线时，取UT=26，对某些三极管误差太大，要取值大于26很多才能对上号，查找资料发现公式中还有一个发射系数η，理想PN结η=1，有些晶体管η做不到接近理想

2、对三极管当Uc=0和Uc≠0时输入伏安曲线变化的理论计算解析

（1）反向饱和电流Is对伏安曲线的影响

  Is越小，伏安曲线越向右偏移。能够解释PN结模型中锗管和硅管所谓的导通电压是0.1伏和0.6伏，这是以通过PN结毫安级的电流为条件，看到的结果。若通过PN结电流是微安级，所谓的导通电压就不是0.1伏和0.6伏了

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下图是一个不同Is的伏安曲线理论计算，可以解释0.1V和0.6V导通电压

下图是一个实际测量同一只三极管3AX31B的PN结伏安曲线，一次是以最大电流100uA测量的，导通电压点0伏，另一次是以最大电流2mA测量，

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未完待续

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夕阳光

（2）三极管的放大倍数β对伏安曲线的影响

  恒定的不随Ie改变的放大倍数β，导致伏安曲线右移，类似Is变小。
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放大倍数随Ic增大而增大，其特点是底端右移的小，顶端右移的大，使右移的图像整体斜率变小。
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由于直流放大倍数的变化离散性非常大，所以形成了千变万化的伏安曲线，如9018的放大倍数几乎不随Ie而改变，3DG6的放大倍数随Ie变化很大。

软件中对放大倍数的计算没有找到官方的影响放大倍数的计算公式，自己建立一个模型进行计算，不一定是决定三极管放大倍数本质参数，但通过软件计算出来的结果，跟三极管放大倍数的变换规律有很大相似之处。
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建立模型的设想：三极管的放大倍数等于Ic/Ib，但只有真正通过PN结的电流才有效，设想Ib的电流没有全部流经PN结，可能有一只与PN结并联的电阻与PN结分流，我标注为“Rb漏”，当Ib很小时，PN结电阻很大，被“Rb漏”分流较多，导致流经PN结电流小于Ib很多，导致Ic小很多，结果使放大倍数变小。

下图是模型。我加的粉色电阻是标注的“Rb漏”，是否存在没有找到相关资料，Re随很小，在零点几欧姆级，但大电流时，对输入伏安曲线影响很大

实测9018和3DG6的放大倍数

官方的9018和3DG6放大倍数

待续

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夕阳光

（3）rbb对伏安曲线的影响

rbb越大，伏安曲线斜率越小。

下图是rbb改变，其他条件不变的计算曲线，绿色曲线是rbb=0时

（4）Re对伏安曲线的影响

看下图官方手册中的输入伏安曲线，Uc=0时与Uc≠0差异非常大

当Uc=0时，可计算出rbb小于4欧姆。当Uc=5伏时，rbb增大的特别多，分析原因若是β影响，应该是β随Ic显著增大，看输出曲线，是β随Ic变小显著，不是他引起的。

应该是发射结的电阻反馈给输入的结果rbb=Re×β

实际测试验证一下，将3AX31发射极串联一只电阻，测量输入曲线，猜测确实如此。

未完待续

小白请教

谢谢老师分享~~

夕阳光

（二）、实测的三极管的输入伏安曲线对比理论计算

  做法是：力求使理论计算的伏安曲线接近或等于实测的伏安曲线。

1、实测的3AX31C与理论计算对比

2、实测的3AG1C与理论计算对比

实测的3DG6与理论计算对比

未完待续

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天天笑

收藏了，慢慢学

夕阳光

（三）解析三极管输入阻抗计算中的rbb

  通过折腾三极管的输入伏安曲线，对三极管的rbb由一团雾水到认知逐渐清新。

计算三极管的输入阻抗时，rbb通常取值300，有资料说小功率三极管的rbb在200—300之间。通过三极管的伏安曲线的实际测量和计算得出的结果，rbb与300欧相差很大.

实测和计算结合的结果是3AX31当Uc≠0时,rbb=79.

实测和计算结合的结果是3DG6当Uc=0时,rbb=140,Uc≠0时,rbb=490.

实测和计算结合的结果是3AG1, Uc≠0时,rbb=65.

分析:

1、3DG6当Uc≠0时,rbb=490与当Uc=0时,rbb=140相差490-140=350,若受放大倍数变化的影响,不会出现这么大的数值,若受Re的影响,放大倍数70,350/70=5,也不可能有这么大的电阻.想来想去是因为坐标选择出了问题，测量的3DG6是在Ic小于1毫安的条件测得，此时的放大倍数随Ic变化非常大，做图时，应该要以Ic为纵坐标，Ub为横坐标，然后在把纵坐标改为对应的Ib，再进行计算就正确了。下面是按此方法的计算结果

随解决了这个谜团之后，但rbb只有一百多欧，也于300欧相差很大。

2、查找资料3AG1C的rbb≤70，与测量的65欧基本吻合，有些资料介绍高频小功率三极管的rbb取值在100—200之间，与3DG6的测出120欧基本吻合.

3、那么3AX31计算rbb=79又如何解释?

分析一下官方的3AX31输入伏安曲线：

从输入Ib/Ub曲线和Ic/Ub曲线得知：Ic=100mA时，Ib=2mA，放大倍数50，在Ib/Ub曲线中Ib电流1—2mA时，Ub电压325—375mV，可算出电阻50欧由于通过PN结电流100mA，结电阻为26/100=0.26欧，所以rbb=50欧。

再用rbb+β×26/Ic计算，50+50×26/100=65欧。

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这个计算结果应该没问题，但是rbb=300是公认的，又如何解释？，rbb在三极管中其实不是常量，是随Ic改变的变量，在0.1—2mA工作中，rbb随Ic变化很大，看下面的一个官方数据。这是一个相对数值，设Ic=1mA时，rbb=1

rbb=200—300应该是低频小功率三极管Ic在几毫安的条件取值。

测量3AG和3AX系列的输入伏安曲线，一般不选取Ic在几毫安一下，因为此时的Ib在10微安一下，他们的Ibeo都有几微安，所以根本无法准确测量出结果。要想知道他们在Ic等于几毫安时的数据，只好改为低频交流测试，所以三极管还要给出一些低频交流参数。

在实际用用中，往往计算三极管的输入阻抗，只考虑三极管自身是不够的。

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看下面的计算是考虑实际电路的计算：rbb取值650欧，用来替代输入回路中PN结之外的总电阻。

看下面的常用功放电路，发射极串联电阻5.1欧，假设3AX31放大倍数80，

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80×5.1=408欧，基极下偏置电阻100欧，再加上输入变压器的直流电阻和rbb=70，输入回路阻抗650欧足有。其实将输入回路中的阻抗都算作rbb,计算结果是等同的。从计算中可看出当Ic电流大于绿点时，有较好的线性，低于绿点时，要出现交越失真。也看出要想功放管输出电流达到200mA，输入变压器次级输出电压要在1.5伏以上，这是计算输入变压器匝数比的依据。

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听中国之声

大神讲课，小板凳摆好

叶叶黄

夕阳光 发表于 2025-11-12 06:39
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又一项复杂的系统工程，谢谢分享！