三极管伏安特性测量.docx
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三极管伏安特性测量
专业：
测控技术与仪器
XX：
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Ⅱ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XX：
__________
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
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IB≤0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≤0，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≤0.7V）。
此时，发射结正偏，VBE0.7V，而集电结也由反偏转为正偏（VCB=VCE-VBE≤0）。
（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IB
3.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IB
3.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1.6V），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IC
4.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IC
4.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=0V
VBE（V）
UR（mV）
IB（uA）
0.416
0
0
0.43
2
0.02
0.45
4.6
0.046
0.46
6.4
0.064
0.47
9.2
0.092
0.48
13.5
0.135
0.485
16.9
0.169
0.49
18.2
0.182
0.5
30
0.3
0.52
64
0.64
0.54
130.1
1.301
0.55
188.7
1.887
0.56
275
2.75
0.58
587
5.87
0.6
1245
12.45
根据表格数据作出图像
b）VCE=1V
VBE（V）
UR（mV）
IB（uA）
0.417
0
0
0.43
0
0
0.45
0
0
0.47
0.5
0.005
0.49
1.3
0.013
0.51
3
0.03
0.55
12.4
0.124
0.57
25.9
0.259
0.59
52.3
0.523
0.6
75.2
0.752
0.61
105
1.05
0.62
153
1.53
0.63
226
2.26
0.64
321
3.21
0.65
558
5.58
0.66
700
7
0.67
1025
10.25
0.68
1464
14.64
0.7
3120
31.2
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=2.4k
VCE（V）
UR（V）
IC（mA）
0
0
0
0.05
1.506
0.6275
0.06
1.66
0.691667
0.07
2.48
1.033333
0.08
2.96
1.233333
0.1
3.24
1.35
0.13
4.42
1.841667
0.17
6.77
2.820833
0.3
6.9
2.875
0.5
6.94
2.891667
0.7
6.95
2.895833
1
6.99
2.9125
2
7.06
2.941667
3
7.17
2.9875
4
7.25
3.020833
5
7.27
3.029167
6
7.38
3.075
做出图像得
b）ib=40uA
rc=270
VCE（V）
UR（V）
IC（mA）
0
0
0
0.075
0.437
1.62
0.09
0.6
2.22
0.12
1.158
4.29
0.2
1.737
6.43
0.3
1.92
7.11
0.4
1.932
7.16
0.5
1.942
7.19
1
1.977
7.32
2
2.02
7.48
5
2.13
7.89
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（0~5V），
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0.7V~0.8V，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（0~15V），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X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×200=3.2mA，电阻Rc上的压降为3.2mA×2.4k=7.68V，则VCE可调X围是0~7.32V，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=192~197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X围满足实验需求。
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