眼镜蛇三号实验报告Word文档格式.docx
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樊艳
日期：
2010年12月
祝怡祎
（浙江农林大学信息工程学院信管094班浙江临安）
摘要
了解眼镜蛇3号，并使用它来观察在固定电压和可变电压下，集电极电流和基极电流的大小关系，从而确定晶体管的电流放大倍数。
关键词：
眼镜蛇3号晶体管放大倍数
一、引言
眼镜蛇3号是一套精准测量的数字仪器，硬件电路与计算机软件相配合，其迅速的响应速度和精确的计算功能就像发动进攻的眼镜蛇一样“快而准”，故由此得名。
本次实验是利用眼镜蛇精准的测量功能，了解和掌握NPN型晶体管的交流特性。
二、实验任务
实验任务是观察在固定电压和可变电压下，集电极电流和基极电流的大小关系，从而确定晶体管的电流放大倍数。
这些知识对理解放大电路是很重要的：
电压放大，操作点设置，和晶体管放大级的计算。
在这个实验中，型号为9013或9014的NPN晶体管的特性被记录。
三、实验仪器设备介绍
实验仪器有COBRA3BasicUnit（基础单元）、COBRA3通用软件、RS232数据线、计算机（WINDOW95或更高）、数字万用表、可调直流稳压电源、晶体管（9013或9014）、电阻（330kΩ、2.4kΩ）、滑动变阻器、开关、导线若干。
眼镜蛇3号介绍
眼镜蛇3号可完成物理，化学，生物共140种实验。
COBRA3BasicUnit作为一套测量、控制、调节的接口系统，被广泛应用于物理、化学、生物工业技术领域。
它可以和计算机（通过串口RS232）组合使用，也可以不用计算机而是与另一特殊的组件（COM-Unit）结合使用。
这套仪器设备提供3个模拟输入接口（一个组件接口、2个传感器接口），一个模拟输出口，3个数字控制输入，2个计时/计数输入口和一个固定电压输出口。
这套仪器设备被封装在防震的塑料箱子里，还安置了定位脚，边上还有各种可能的装置和链接元件，以便于连接更多的组件。
具体位置如下图：
四、实验原理
晶体三极管按材料分有两种：
锗管和硅管。
而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，下面介绍NPN硅管的电流放大原理。
对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。
当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。
在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）极基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。
如实验电路图，由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：
Ic=Ib+Ie
这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：
β=Ic/Ib
（1）（β即为直流放大倍数）
实验电路图
本次实验所用9014型晶体管的技术参数指标：
9014结构：
NPN
集电极-发射极电压45V
集电极-基电压50V
射极-基极电压5V
集电极电流0.1A
耗散功率0.4W
结温150℃
特怔频率最小150MHZ
放大倍数：
A60-150B100-300C200-600D400-1000
五、实验内容及步骤
一、固定5V电压下，晶体管电流放大倍数的测量
1．实验搭建
（1）按照图1搭建电路。
采用眼镜蛇仪器自带5V直流电源构建放大电路直流通路，测量基极电流IB和集电极IC。
因眼镜蛇仪器两个测量端口只能进行电压随时间变化的测量，故实验中我们通过直接测量电压间接测量电流的方法。
测量端口1和端口2分别接在基极电阻（330KΩ）和集电极电阻（2.4KΩ）上，注意正负极不要接反。
眼镜蛇软件界面如图2所示。
图1固定电压（5V）下放大倍数的测量电路图2软件图标
（2）开始测量及参数设置
打开测量软件，记录测量数值。
设置参数。
测量界面如图3所示。
图3眼镜蛇软件测量界面
由于两个测量通道只能进行电压的测量，故需进行设置，转换成电流值。
在Analysis/Channelmodification窗口中用公式x：
=x/330（330kΩ电阻）转换通道1的测量值，得到基极电流IB，单位是mA；
用x：
=x/2.4（2.4kΩ电阻）转换通道2的测量值，得到集电极电流IC，单位是mA。
在Measurement/Information/Channels窗口中将新的计算出的模拟信号通道1′、2′的单位改为mA：
Symbol：
IB（或IC）Unit：
mA。
操作界面如图4所示。
图4基极电流IB的测量参数设置
在Analysis/Channelmodification窗口中设置f:
=IB/IC，得到电流放大倍数的结果，并进行定义。
2．典型结果及分析
结果如图5所示，由图可知，基极电流IB、IC随时间基本不变，晶体管电流放大倍数也是一个定值，其数值可由测量结果读出。
图5固定电压（5V）下晶体管电流放大倍数的测量结果
二、可调电压下，晶体管电流放大倍数的测量。
图6可调电压下晶体管电流放大倍数的测量结果
将图1中电源改成10V的可调直流电源，将电压从0V均匀增大至10V，重复前面的测量。
参数的设置也依照前面的步骤进行。
测量结果如图6所示。
六、实验结果及分析
固定电压（5V）下晶体管电流放大倍数的测量结果与可调电压下晶体管电流放大倍数的测量结果分别如下：
固定电压（5V）下晶体管电流放大倍数的测量结果
可调电压下晶体管电流放大倍数的测量结果
结果分析：
可以看出，晶体管需要在一定的正向偏压下才能导通，进入线形放大区。
达不到这个正向偏压时，晶体管处于截至区。
在截至区，晶体管基极电流IB、集电极电流IC、电流放大倍数都近似为0，整个晶体管相当于一个断开的开关；
电压逐步增大，晶体管进入线形放大区，则可以从图中看到此时电流放大倍数是一个定值。
七、心得体会
眼镜蛇三号，这么小的一台仪器，就能如此准确快速地测量出数据，让我惊叹不已。
在刚开始实验的时候，觉得这么高科技、理论要求这么高的实验一定很难完成。
但经过去图书馆和网上查资料，又有老师的耐心细心指导，很顺利地就将实验操作完成，这让人很兴奋。
这又让我亲身体会到“小马过河”的道理，不管面对的挑战是简单还困难，一定要自己亲自去做，用心做，这样才能有所收获。
这里再次感谢樊艳老师的帮助！
谢谢！
八、参考资料
《通用电子电路基础》（第2版）宁帆方建邦高立编人民邮电出版社2009.1
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