双极型晶体管I-V特性

双极型晶体管的性能能用一幅基极电流，集电极电流和集电极－发射极电压曲线图来说明。.21就是一幅典型的集成NPN管的曲线图。纵坐标表示集电极电流Ic，而横坐标是集电极－发射极电压Vce。在这同一个坐标中有很多曲线，每一条都代表了一个不同的基极电流I_B。这一系列曲线就表明了双极型晶体管的许多有趣的特性。

在饱和区，集电极－发射极电压太低而使集电极－基极结稍微有点正向偏置。帮助少数载流子穿越集电极－基极结的电场仍旧存在，所以晶体管还处于导通状态。由于集电极－发射极电压太低所以晶体管中的Ohmic电阻（特别是在轻掺杂的集电极中的那些）变得非常重要。所以在饱和区的电流比forward active区的电流小很多。集成电路设计师对饱和区特别感兴趣，因为正向偏置的集电极－基极结把少数载流子注入到neutral collectro中。8.1.4节会详细讨论饱和区对集成的双极型晶体管的效应。
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.21 NPN晶体管的典型I-V曲线。

forward active区的集电极－发射极电压大到能反向偏置集电极－基极结。集电极上的ohmic drop不再显著的削弱集电极－基极结上的电场，因此流过晶体管的电流就仅和beta有关。电流曲线因为early effect而稍微有点向上翘起。随着集电极－基极结上的反向偏置电压的上升，这个结上的耗尽区不断扩大，相应的neutral base就变窄了。由于beta和基区宽度有关，随着集电极－发射极电压的上升，它也稍稍上升。 使用非常轻掺杂的集电极能使early effect化，所以耗尽区主要向集电极扩张而不是向基极扩张。

超过某个集电极－发射极电压后，集电极电流就快速上升。这个效应限制了晶体管的工作电压。在一个典型的集成NPN管中，这个电压值在30V－40V之间。上升的电流是有两个效应引起的，个是雪崩击穿。如果集电极－基极结上的反向偏置足够大的话，它就会雪崩击穿。宽的轻掺杂集电极区能极大的增大雪崩电压等级，分立功率晶体管能达到超过一千伏的工作电压。

第二个限制机制是base punchthrough。当集电极－基极耗尽区穿过基区和基极－发射极的耗尽区重叠时就会发生punchthrough。这个一旦发生，载流子就能直接从发射极流到集电极，这时电流就只受neutral collector和发射极的电阻的限制。集电极电流终的快速上升就是模拟了雪崩击穿的效应。

在高增益晶体管里base punchthrough经常发生。比如，superbeta晶体管就用了一个非常薄的基区来达到一千以上的beta。Base punchthrough把这些器件的工作电压限制在了几十伏。因为集电极－基极耗尽区侵入到非常薄的neutral base，super-beta晶体管也表现出了明显的early effect。常用的晶体管用宽一点的基区来减少early effect，他们的工作电压受限于雪崩而不是base punchthrought（8.1.2节）。