雙極型晶體管的性能能用一幅基極電流，集電極電流和集電極－發(fā)射極電壓曲線圖來(lái)說(shuō)明。圖1.21就是一幅典型的集成npn管的曲線圖。縱坐標(biāo)表示集電極電流ic，而橫坐標(biāo)是集電極－發(fā)射極電壓vce。在這同一個(gè)坐標(biāo)中有很多曲線，每一條都代表了一個(gè)不同的基極電流i_b。這一系列曲線就表明了雙極型晶體管的許多有趣的特性。

在飽和區(qū)，集電極－發(fā)射極電壓太低而使集電極－基極結(jié)稍微有點(diǎn)正向偏置。幫助少數(shù)載流子穿越集電極－基極結(jié)的電場(chǎng)仍舊存在，所以晶體管還處于導(dǎo)通狀態(tài)。由于集電極－發(fā)射極電壓太低所以晶體管中的ohmic電阻（特別是在輕摻雜的集電極中的那些）變得非常重要。所以在飽和區(qū)的電流比f(wàn)orward active區(qū)的電流小很多。集成電路設(shè)計(jì)師對(duì)飽和區(qū)特別感興趣，因?yàn)檎蚱玫募姌O－基極結(jié)把少數(shù)載流子注入到neutral collectro中。8.1.4節(jié)會(huì)詳細(xì)討論飽和區(qū)對(duì)集成的雙極型晶體管的效應(yīng)。

圖1.21 npn晶體管的典型i-v曲線。

forward active區(qū)的集電極－發(fā)射極電壓大到能反向偏置集電極－基極結(jié)。集電極上的ohmic drop不再顯著的削弱集電極－基極結(jié)上的電場(chǎng)，因此流過(guò)晶體管的電流就僅和beta有關(guān)。電流曲線因?yàn)閑arly effect而稍微有點(diǎn)向上翹起。隨著集電極－基極結(jié)上的反向偏置電壓的上升，這個(gè)結(jié)上的耗盡區(qū)不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的neutral base就變窄了。由于beta和基區(qū)寬度有關(guān)，隨著集電極－發(fā)射極電壓的上升，它也稍稍上升。 使用非常輕摻雜的集電極能使early effect最小化，所以耗盡區(qū)主要向集電極擴(kuò)張而不是向基極擴(kuò)張。

超過(guò)某個(gè)集電極－發(fā)射極電壓后，集電極電流就快速上升。這個(gè)效應(yīng)限制了晶體管的最大工作電壓。在一個(gè)典型的集成npn管中，這個(gè)電壓值在30v－40v之間。上升的電流是有兩個(gè)效應(yīng)引起的，第一個(gè)是雪崩擊穿。如果集電極－基極結(jié)上的反向偏置足夠大的話，它就會(huì)雪崩擊穿。寬的輕摻雜集電極區(qū)能極大的增大雪崩電壓等級(jí)，分立功率晶體管能達(dá)到超過(guò)一千伏的工作電壓。

第二個(gè)限制機(jī)制是base punchthrough。當(dāng)集電極－基極耗盡區(qū)穿過(guò)基區(qū)和基極－發(fā)射極的耗盡區(qū)重疊時(shí)就會(huì)發(fā)生punchthrough。這個(gè)一旦發(fā)生，載流子就能直接從發(fā)射極流到集電極，這時(shí)電流就只受neutral collector和發(fā)射極的電阻的限制。集電極電流最終的快速上升就是模擬了雪崩擊穿的效應(yīng)。

在高增益晶體管里base punchthrough經(jīng)常發(fā)生。比如，superbeta晶體管就用了一個(gè)非常薄的基區(qū)來(lái)達(dá)到一千以上的beta。base punchthrough把這些器件的工作電壓限制在了幾十伏。因?yàn)榧姌O－基極耗盡區(qū)侵入到非常薄的neutral base，super-beta晶體管也表現(xiàn)出了明顯的early effect。常用的晶體管用寬一點(diǎn)的基區(qū)來(lái)減少early effect，他們的工作電壓受限于雪崩而不是base punchthrought（8.1.2節(jié)）。