三极管伏安特性测量

1、课程名称：电路与电子技术n 实验名称：三极管的伏安特性测量 一、实验目的和要求（必填） 三、主要仪器设备（必填）五、实验数据记录和处理七、讨论、心得专业：测控技术与仪器 姓名：颜睿学号：3130103850 日期：地点：东3-211指导老师：扌 成绩：实验类型：9同组学生姓名： 二、实验内容和原理（必填）四、操作方法和实验步骤六、实验结果与分析（必填）、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、实验内容和原理实验内容：1. 测量三极管的输入伏安特性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

2、安特性1. 共射组态输入特性IB= (V BE)| VCE= 常数VCE=0VVCE 增长时VCE>1V 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IBWO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 Vbe切,Vcb>0。(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(VCE W0.7V )。此时，发射结正偏，VBE 0.7V ,而集电结也由反偏转为正偏(VCB=V CE-V BEWO

3、 )。(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IB>0, 且 VCE>0.7V 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时仿真输入特性曲线如下图:2) Vce=1V测量步骤：1. 设

4、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=OV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1.6V），调整完成不要再动3. 调节输出

5、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I b=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:II40uAd;仿真Ib=

6、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=OVVbe(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)V ce=1VVbe(V)UR(mV)Ib(uA)0.417000.43000.45000.470.50.0050.

7、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=OV和Vce=1V时的输入特性曲线放在同一坐标系下353025Ag>(<mE20525201510>0nB> (<n)s-5-0500.70.80.91.00.00.10.20.30.40.50

8、.6VBE (V)2）输出特性曲线a) i b=16uArc=2.4kVce(V)Ur(V)lc(mA)0000.051.5060.62750.061.660.6916670.072.481.0333330.082.961.2333330.13.241.350.134.421.8416670.176.772.8208330.36.92.8750.56.942.8916670.76.952.89583316.992.912527.062.94166737.172.987547.253.02083357.273.02916767.383.075做出图像得3(<旦 05VCE (V)b) i

9、b=40uArc=270VCE(V)Ur(V)lc(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作出图像得IC<Ec）将ib=16uA 和ib=40uA 时的输出特性曲线放在同一坐标系下VH9L"-<E) 0_0 n* i1 i i' i i1 i1 F °01234567VCE （V）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

10、：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（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b.输出特性曲线测量中：输入回路中要保证IB的值。IB是恒流，在测量过程中会涉及到晶体管的

11、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=16uA 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=16uA X200=3.2mA电阻Rc上的压降为3.2mA X2.4k =7.68V，贝U 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lc比