🎯 單元目標
完成本單元後，你將能夠：
• 讀懂 BJT 輸出特性曲線 • 理解工作點（Q-point）的概念 • 建立負載線的工程直覺 • 知道 I–V 曲線在設計中的用途
🧭 一、先給核心觀念
BJT 的 I–V 曲線不是用來畫漂亮圖，而是用來回答：
👉 這顆電晶體現在站在哪？
（截止 / 主動 / 飽和 / 以及工作點在哪）
🧠 二、輸出特性曲線（固定 IB，改變 VCE）
IC
│ IB3 ────────────
│ IB2 ──────────
│ IB1 ────────
│
│
└────────────────── VCE
每一條線：
👉 代表一個固定 IB（基極電流） IB 越大 → 曲線越高 → IC 越大
🧠 三、三個區域在曲線上的位置（工程判區）
IC
│ 主動區 (Active, 平坦)
│ ─────────────────────
│ /
│ / ← 飽和區 (Saturation, 左側彎折)
│/
│ ← 截止區 (Cutoff, 近 IC=0)
└────────────────────── VCE
直覺：
• 左邊低 VCE：容易飽和 • 中間平坦：主動區（適合放大） • 底部 IC≈0：截止
🧠 四、什麼是工作點（Q-point）
工作點（Q-point）就是：
👉 電路實際運作時的 (IC, VCE)
它不是你「想要」的點，
而是電路決定出來的點：
👉 負載線與 I–V 曲線的交點
🧠 五、負載線直覺（由外部電路決定）
對於集極電阻 RC：
IC = (VCC - VCE) / RC
畫成直線：
IC
│\
│ \
│ \
│ \
└____\_____________ VCE
VCE=0 VCE=VCC
兩個端點很重要：
• 當 VCE = 0 → IC = VCC/RC（最大電流） • 當 IC = 0 → VCE = VCC（最大電壓）
🧠 六、為什麼工作點重要
工作點決定：
👉 能不能放大（是否落在主動區） 👉 會不會失真（是否貼近截止或飽和） 👉 會不會進入飽和或截止（擺幅是否撞牆）
🧾 七、一句話記住本單元
📊 I–V 曲線是：
幫你選站位的地圖
🔬 電子學實驗題（25/120）
實驗名稱
量測 BJT 輸出特性曲線
🎯 實驗目的
繪製 IC–VCE 曲線並找出工作點（Q-point）。
🧰 實驗器材
• NPN BJT
• 直流電源 ×2（VCC、VBB） • 電阻（RC、RB/或等效限流方式） • 萬用電表（至少兩支：量電流/電壓） （加值）可變電源更好，方便掃描 VCC
🔧 實驗接線 ASCII 圖
+VCC
|
[RC]
|
C ----o 量 VCE
|
|\
+VBB--| > BJT
|/
|
E
|
GND
（建議：VBB 路徑務必有限流，避免 IB 失控）
🔧 實驗步驟（工程版、可直接照做）
Step 1：選一個固定 IB（建立一條曲線）
- 固定 VBB，使 IB 穩定（例如鎖定在某個 µA~mA 範圍）
- 調整 VCC（由小到大掃描）
- 每一個 VCC 點量測並記錄：
• VCE • IC
Step 2：換另一個 IB（得到下一條曲線）
- 調整 VBB 讓 IB 變大（或變小）
- 重複掃描 VCC
- 最終得到多條：IB1、IB2、IB3… 的 IC–VCE 曲線
📊 預期觀察（你一定會看到的形狀）
固定 IB 時：
• 在主動區，IC 幾乎不隨 VCE 變化（曲線平坦） • 在低 VCE 左側，曲線會彎折（進入飽和）
✅ 實驗題解析（含 ASCII 文字圖說明）
解析一、你量到的曲線為什麼會「平坦」？
在主動區：
• E-B 正向（注入） • B-C 反向（收集） 因此：
👉 IC 主要由 IB 決定，而不是由 VCE 決定
ASCII 直覺：
固定 IB：
IB 先把「注入量」固定住
VCE 在主動區只負責「收集」，收集效率幾乎不變
=> IC 幾乎固定
曲線視覺化：
IC
│ ─────────── (VCE 變，IC 幾乎不變)
└────────────── VCE
解析二、為什麼左邊會彎折？（飽和的物理原因）
當 VCE 太低：
👉 B-C 接面不再維持反向 👉 收集電場不足 👉 集極「拉不動」更多電子
ASCII 示意：
VCE 很小：
C 拉力不足
E ---> B ---> C (推到極限)
=> 進入飽和，曲線向下彎
曲線位置：
IC
│ ────────┐ 主動區平坦
│ └\ 左側彎折 = 飽和
└──────────── VCE
解析三、如何在圖上找到 Q-point（交點法）
你在真實電路中其實是：
👉 元件曲線（由 IB 決定）
與 👉 負載線（由 VCC、RC 決定） 相交
ASCII 交點圖：
IC
│ IB2 ──────────
│ IB1 ────────
│ x ← Q-point (交點)
│ /
│ / ← 負載線 (VCC, RC)
│ /
└──────────────────── VCE
解析四、負載線兩端點怎麼畫（最快畫法）
負載線方程：
IC = (VCC - VCE) / RC
端點法（只要兩點就能畫直線）：
點A：VCE = 0 → IC = VCC/RC
點B：IC = 0 → VCE = VCC
ASCII：
IC
│ •A (VCC/RC, 0)
│ \
│ \
│ \
│ •B (0, VCC)
└────────────── VCE
解析五、工程實務：怎麼用 Q-point 避免失真
如果 Q-point 太靠近截止：
VCE ≈ VCC
IC 很小
=> 上擺幅還行，但下擺幅容易撞截止（削波）
如果 Q-point 太靠近飽和：
VCE ≈ 0.2V
=> 下擺幅很快撞飽和（削波）
理想放大常希望：
👉 Q-point 在主動區的中間附近（上下擺幅最平均）
ASCII 直覺：
VCE
0.2V |----(飽和牆)----|----(線性空間)----|----(截止牆)----| VCC
^ Q-point 放中間
解析六、量測時最常見問題（避免你以為曲線不對）
- IB 沒有真的固定（VBB 漂或限流不足）
→ 曲線會飄、上下跳，不成形 - VCC 太小或 RC 太大
→ 很快全落在飽和區，平坦區看不到 - 儀表接法錯（電流表必須串聯）
→ 數據失真或斷路
✅ 專業解析
解析一、平坦區
固定 IB → 在主動區 IC 幾乎固定
因為此時 B-C 反向偏壓提供穩定收集電場，IC 主要由注入量（IB）決定，而不太受 VCE 影響。
解析二、交點
曲線 ∩ 負載線 = Q 點
Q 點就是電路「實際會停下來運作」的位置，因為同時滿足元件特性與外部 RC、VCC 的限制。
解析三、工程意義
I–V 曲線用來設定偏壓與工作點，確保線性與擺幅
選對 Q 點等於替輸出上下擺幅留出裕量，避免訊號一放大就撞到截止或飽和而削波失真。
🧠 工程結論
👉 設計就是在幫元件選位置：
選對 Q-point → 放大乾淨；選錯 → 失真、飽和或截止。
