三极管伏安特性测量.docx

1、三极管伏安特性测量专业：测控技术与仪器姓名：颜睿 学号：3130103850 日期：2017.3.15 地点：东3-211 实验报告课程名称：电路与电子技术 指导老师：楼丽珍 成绩：_实验名称：三极管的伏安特性测量 实验类型：验证性实验 同组学生姓名：_一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求 1.理解三极管直流偏置电路的结构和工作原理 2.理解三极管输入、输出伏安特性 3.学习三极管伏安特性的测试方法二、实验内容和原理 实验内容：1.测量三极管的输入

2、伏安特性 2.测量三极管的输出伏安特性 实验原理： BJT的共射极组态的伏安特性 1.共射组态输入特性 共射组态输入特性是指VCE一定时，输入回路中，VBE和IB之间的关系，即 IB=(VBE)|VCE=常数 VCE=0V VCE增长时 VCE1V后 2.共射组态输出特性 共射组态输出特性是以IB一定时，IC与VCE之间的关系。即 IC=(VCE)|IB=常数 整个输出特性可划分为三个不同的工作区域 (1)截止区 截止区是指图中IB0的区域。使BJT处于截至状态的条件是外加电压使发射结和集电结均处于反向偏置，即VBE0，VCB0。 (2)饱和区饱和区相应于输出特性曲线中，靠近坐标IC的区域（V

3、CE0.7V）。此时，发射结正偏，VBE0.7V，而集电结也由反偏转为正偏（VCB=VCE-VBE0）。 (3)放大区 放大区又称恒流区，对应于输出特性曲线的水平部分，即IB0,且VCE0.7V的区域。外加电压必须使发射结正偏，集电结反偏。三、主要仪器设备 电子实验箱、万用表、NPN型硅三极管9013四、操作方法和实验步骤1.输入伏安特性的测量1)VCE=0V测量步骤：1.设计并完成连接电路，ce间开路2.调节输入回路电源电压，用万用表测量be两端电压VBE，再测量Rb两端电压，用欧姆定律换算得到基极电流IB3.重复上述步骤，测得多组VBE和IB数据记录并作出图。电路图连接如下：VCE=0V时

4、仿真输入特性曲线如下图：2)VCE=1V测量步骤：1.设计并完成连接电路，ce间连接1V电压源2.调节输入回路电源电压，用万用表测量be两端电压VBE，再测量Rb两端电压，用欧姆定律换算得到基极电流IB3.重复上述步骤，测得多组VBE和IB数据记录并作出图。电路图连接：VCE=1V仿真输入特性曲线如下图：3）将VCE=0V和VCE=1V两种情况下的输入特性曲线放在同一坐标系下，可以发现随着VCE的增大，输入特性曲线右移，仿真如下图所示： 2.输出伏安特性的测量 1）IB=16uA测量步骤：1.设计并完成连接电路2.将万用表连接在Rb两端，调整输入回路电压源，使得IB=16uA（即电压表示数为1

5、.6V），调整完成不要再动3.调节输出回路电源电压，用万用表测量ce两端电压VCE，再测量Rc两端电压，用欧姆定律换算得到集电极电流IC4.重复第三步，测得多组VCE和IC数据记录并作出图。 电路连接如下图： 仿真得到IB=16uA时，输出特性曲线如图示： 2）IB=40uA测量步骤：1.设计并完成连接电路2.将万用表连接在Rb两端，调整输入回路电压源，使得IB=40uA（即电压表示数为4V），调整完成不要再动3.调节输出回路电源电压，用万用表测量ce两端电压VCE，再测量Rc两端电压，用欧姆定律换算得到集电极电流IC4.重复第三步，测得多组VCE和IC数据记录并作出图。 电路连接如下图： 仿

6、真IB=40uA时的输出曲线如图示：五、实验数据记录和处理 1）输入曲线：a)VCE=0VVBE(V)UR(mV)IB(uA)0.416000.4320.020.454.60.0460.466.40.0640.479.20.0920.4813.50.1350.48516.90.1690.4918.20.1820.5300.30.52640.640.54130.11.3010.55188.71.8870.562752.750.585875.870.6124512.45 根据表格数据作出图像b)VCE=1VVBE(V)UR(mV)IB(uA)0.417000.43000.45000.470.50.

7、0050.491.30.0130.5130.030.5512.40.1240.5725.90.2590.5952.30.5230.675.20.7520.611051.050.621531.530.632262.260.643213.210.655585.580.6670070.67102510.250.68146414.640.7312031.2根据表格数据作出图像得c)将VCE=0V和VCE=1V时的输入特性曲线放在同一坐标系下2）输出特性曲线 a) ib=16uA rc=2.4kVCE(V)UR(V)IC(mA)0000.051.5060.62750.061.660.6916670.07

8、2.481.0333330.082.961.2333330.13.241.350.134.421.8416670.176.772.8208330.36.92.8750.56.942.8916670.76.952.89583316.992.912527.062.94166737.172.987547.253.02083357.273.02916767.383.075做出图像得 b) ib=40uA rc=270VCE(V)UR(V)IC(mA)0000.0750.4371.620.090.62.220.121.1584.290.21.7376.430.31.927.110.41.9327.160

9、.51.9427.1911.9777.3222.027.4852.137.89作出图像得 c)将ib=16uA和ib=40uA时的输出特性曲线放在同一坐标系下六、实验结果与分析 1）三极管伏安特性测量电路参数设计依据 a.输入特性曲线测量中：在输入回路中，电源是由5V直流恒压源转换得到的可控电压源（05V）， 电阻选择阻值为100k的定值电阻。这里的考虑是在输入特性测量中，晶体管be间的压降约为0.7V，电阻选择过小会使IB过大从而导致集电结电流IC过大，烧坏晶体管；电阻又不能太大，使测量过程中IB过小（个人觉得最好要大于30uA）从而无法做出完整的输入特性曲线。100k电阻，IB的最大值为（

10、5-0.7）V / 100k = 43uA，可以满足实验需求。在实验中，电流IB无法通过电流表直接测得，故采取测量电阻两端电压通过欧姆定律计算得到IB的值。b.输出特性曲线测量中：输入回路中要保证IB是恒流，在测量过程中会涉及到晶体管的饱和区和放大区，根据理论知识晶体管的饱和状态模型be上的压降为0.7V0.8V，放大状态模型be上的压降为0.7V，为了保证IB的恒定，这里需要选择一个大阻值电阻与基极串联，故选择Rb=100k。在输出回路中，电源采用+15V恒压源转换得到的可控电压源（015V），这里需要考虑的是电阻Rc上的压降不宜过大，采用小阻值电阻，保证VCE有一定的可调范围，例如ib=1

11、6uA时，用的是2.4k的电阻，由实验前测量得放大系数=200，则放大状态下集电结电流IC=16uA200=3.2mA，电阻Rc上的压降为3.2mA2.4k=7.68V，则VCE可调范围是07.32V，可以满足实验需要。 2)放大系数 实验前直接用万用表测得晶体管放大系数=200 再由实验数据间接测量得到=192197基本吻合七、讨论、心得 思考题（1）从伏安特性曲线中可获得哪些有关三极管的重要参数？分别怎样获得？ 答：可以得到放大系数，由输出特性曲线放大区工作的集电极电流IC比基极电流IB得到 还可以由输出特性曲线，靠近横轴的第一条曲线得到穿透电流IC=ICEO 还能得到饱和压降VCES由输出曲线拐点对应的VCE值可得（2）测量电路的设计和测量过程中有哪些需要注意的问题？ 答：需要注意三极管的管脚不能弄错，三极管各电极的偏置状态也不能混淆；在设计电路过程中需要保证设计的电路不能让三极管产生过流烧坏，也要保证能测量范围满足实验需求。