三極管伏安特性測量

1、專業(yè)：測控技術(shù)與儀器姓名：顏睿 學(xué)號：3130103850 日期：2017.3.15 地點(diǎn)：東3-211 實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電路與電子技術(shù) 指導(dǎo)老師：樓麗珍 成績：_實(shí)驗(yàn)名稱：三極管的伏安特性測量 實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名：_一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿┒?shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填）三、主要儀器設(shè)備（必填）四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）七、討論、心得一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?.理解三極管直流偏置電路的結(jié)構(gòu)和工作原理2.理解三極管輸入、輸出伏安特性3.學(xué)習(xí)三極管伏安特性的測試方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.測量三極管的輸入伏安特性2.測量三極管的輸出伏安

2、特性實(shí)驗(yàn)原理：BJT的共射極組態(tài)的伏安特性1.共射組態(tài)輸入特性共射組態(tài)輸入特性是指VCE一定時(shí)，輸入回路中，VBE和IB之間的關(guān)系，即IB=(VBE)|VCE=常數(shù)VCE=0VVCE增長時(shí)VCE1V后2.共射組態(tài)輸出特性共射組態(tài)輸出特性是以IB一定時(shí)，IC與VCE之間的關(guān)系。即IC=(VCE)|IB=常數(shù)整個(gè)輸出特性可劃分為三個(gè)不同的工作區(qū)域(1)截止區(qū)截止區(qū)是指圖中IB0的區(qū)域。使BJT處于截至狀態(tài)的條件是外加電壓使發(fā)射結(jié)和集電結(jié)均處于反向偏置，即VBE0，VCB0。(2)飽和區(qū)飽和區(qū)相應(yīng)于輸出特性曲線中，靠近坐標(biāo)IC的區(qū)域（VCE0.7V）。此時(shí)，發(fā)射結(jié)正偏，VBE0.7V，而集電結(jié)也由反

3、偏轉(zhuǎn)為正偏（VCB=VCE-VBE0）。(3)放大區(qū)放大區(qū)又稱恒流區(qū)，對應(yīng)于輸出特性曲線的水平部分，即IB0,且VCE0.7V的區(qū)域。外加電壓必須使發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。三、主要儀器設(shè)備電子實(shí)驗(yàn)箱、萬用表、NPN型硅三極管9013四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟1.輸入伏安特性的測量1)VCE=0V測量步驟：1.設(shè)計(jì)并完成連接電路，ce間開路2.調(diào)節(jié)輸入回路電源電壓，用萬用表測量be兩端電壓VBE，再測量Rb兩端電壓，用歐姆定律換算得到基極電流IB3.重復(fù)上述步驟，測得多組VBE和IB數(shù)據(jù)記錄并作出圖。電路圖連接如下：VCE=0V時(shí)仿真輸入特性曲線如下圖：2)VCE=1V測量步驟：1.設(shè)計(jì)并完成連接電

4、路，ce間連接1V電壓源2.調(diào)節(jié)輸入回路電源電壓，用萬用表測量be兩端電壓VBE，再測量Rb兩端電壓，用歐姆定律換算得到基極電流IB3.重復(fù)上述步驟，測得多組VBE和IB數(shù)據(jù)記錄并作出圖。電路圖連接：VCE=1V仿真輸入特性曲線如下圖：3）將VCE=0V和VCE=1V兩種情況下的輸入特性曲線放在同一坐標(biāo)系下，可以發(fā)現(xiàn)隨著VCE的增大，輸入特性曲線右移，仿真如下圖所示：2.輸出伏安特性的測量1）IB=16uA測量步驟：1.設(shè)計(jì)并完成連接電路2.將萬用表連接在Rb兩端，調(diào)整輸入回路電壓源，使得IB=16uA（即電壓表示數(shù)為1.6V），調(diào)整完成不要再動(dòng)3.調(diào)節(jié)輸出回路電源電壓，用萬用表測量ce兩端電

5、壓VCE，再測量Rc兩端電壓，用歐姆定律換算得到集電極電流IC4.重復(fù)第三步，測得多組VCE和IC數(shù)據(jù)記錄并作出圖。電路連接如下圖：仿真得到IB=16uA時(shí)，輸出特性曲線如圖示：2）IB=40uA測量步驟：1.設(shè)計(jì)并完成連接電路2.將萬用表連接在Rb兩端，調(diào)整輸入回路電壓源，使得IB=40uA（即電壓表示數(shù)為4V），調(diào)整完成不要再動(dòng)3.調(diào)節(jié)輸出回路電源電壓，用萬用表測量ce兩端電壓VCE，再測量Rc兩端電壓，用歐姆定律換算得到集電極電流IC4.重復(fù)第三步，測得多組VCE和IC數(shù)據(jù)記錄并作出圖。電路連接如下圖：仿真IB=40uA時(shí)的輸出曲線如圖示：五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1）輸入曲線：a)VCE=

6、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根據(jù)表格數(shù)據(jù)作出圖像b)VCE=1VVBE(V)UR(mV)IB(uA)0.417000.43000.45000.470.50.0050.491.30.0130.5130.030.5512.40.1240.5725.

7、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根據(jù)表格數(shù)據(jù)作出圖像得c)將VCE=0V和VCE=1V時(shí)的輸入特性曲線放在同一坐標(biāo)系下2）輸出特性曲線a) ib=16uA rc=2.4kWVCE(V)UR(V)IC(mA)0000.051.5060.62750.061.660.6916670.072.481.0333330.082.961.2333330.13.241.350.134

8、.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做出圖像得b) ib=40uA rc=270WVCE(V)UR(V)IC(mA)0000.0750.4371.620.090.62.220.121.1584.290.21.7376.430.31.927.110.41.9327.160.51.9427.1911.9777.3222.027.4852.137.89作出圖像得

9、c)將ib=16uA和ib=40uA時(shí)的輸出特性曲線放在同一坐標(biāo)系下六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1）三極管伏安特性測量電路參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)a.輸入特性曲線測量中：在輸入回路中，電源是由5V直流恒壓源轉(zhuǎn)換得到的可控電壓源（05V），電阻選擇阻值為100kW的定值電阻。這里的考慮是在輸入特性測量中，晶體管be間的壓降約為0.7V，電阻選擇過小會(huì)使IB過大從而導(dǎo)致集電結(jié)電流IC過大，燒壞晶體管；電阻又不能太大，使測量過程中IB過?。▊€(gè)人覺得最好要大于30uA）從而無法做出完整的輸入特性曲線。100kW電阻，IB的最大值為（5-0.7）V / 100kW = 43uA，可以滿足實(shí)驗(yàn)需求。在實(shí)驗(yàn)中，電流IB無法通過電

10、流表直接測得，故采取測量電阻兩端電壓通過歐姆定律計(jì)算得到IB的值。b.輸出特性曲線測量中：輸入回路中要保證IB是恒流，在測量過程中會(huì)涉及到晶體管的飽和區(qū)和放大區(qū)，根據(jù)理論知識晶體管的飽和狀態(tài)模型be上的壓降為0.7V0.8V，放大狀態(tài)模型be上的壓降為0.7V，為了保證IB的恒定，這里需要選擇一個(gè)大阻值電阻與基極串聯(lián)，故選擇Rb=100kW。在輸出回路中，電源采用+15V恒壓源轉(zhuǎn)換得到的可控電壓源（015V），這里需要考慮的是電阻Rc上的壓降不宜過大，采用小阻值電阻，保證VCE有一定的可調(diào)范圍，例如ib=16uA時(shí)，用的是2.4kW的電阻，由實(shí)驗(yàn)前測量得放大系數(shù)b=200，則放大狀態(tài)下集電結(jié)電流IC=16uA200=3.2mA，電阻Rc上的壓降為3.2mA2.4kW=7.68V，則VCE可調(diào)范圍是07.32V，可以滿足實(shí)驗(yàn)需要。 2)放大系數(shù)b實(shí)驗(yàn)前直接用萬用表測得晶體管放大系數(shù)b=200再由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)間接測量得到b=192197基本吻合七、討論、心得思考題（1）從伏安特性曲線中可獲得哪些有關(guān)三極管的重要參數(shù)？分別怎樣獲得？答：可以得到放大系數(shù)b，由輸出特性曲線放大區(qū)工作的集電極電流IC比基極電流IB得到還