晶体管特征频率的测量资料

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(整理)06实验二晶体管测试定稿.

(整理)06实验二晶体管测试定稿.

实验二晶体管测试一、实验目的:1.熟悉晶体二极管、三极管和场效应管的主要参数。

2.学习使用万用电表测量晶体管的方法。

3.学习使用专用仪器测量晶体管的方法。

二、实验原理:(一)晶体管的主要参数:晶体管的主要参数分为三类:直流参数、交流参数和极限参数。

其中极限参数由生产厂规定,可以在器件特性手册查到,直接使用。

其它参数虽然在手册上也给出,但由于半导体器件的参数具有较大的离散性,手册所载参数只能是统计大批量器件后得到的平均值或范围,而不是每个器件的实际参数值。

因为使用晶体管时必须知道每个管子的质量好坏和某些重要参数值,所以,测量晶体管是必须具备的技术。

下面结合本次实验内容,简介晶体管的主要参数。

1.晶体二极管主要参数:使用晶体二极管时需要了解以下参数:(1)最大整流电流I F :二极管长期运行时允许通过的最大正向平均电流,由手册查得。

(2)正向压降V D :二极管正向偏置,流过电流为最大整流电流时的正向压降值,可用电压表或晶体管图示仪测得。

(3)最大反向工作电压V R :二极管使用时允许施加的最大反向电压。

可用电压表或晶体管特性图示仪测得反向击穿电压V(BR) 后,取其1∕2即是。

(4)反向电流I R:二极管未击穿时的反向电流值。

可用电流表测得。

(5)最高工作频率f M :一般条件下较难测得,可使用特性手册提供的参数。

(6)特性曲线:二极管特性曲线可以直观地显示二极管的特性。

由晶体管特性图示仪测得。

2.稳压二极管主要参数:稳压二极管正常工作时,是处在反向击穿状态。

稳压二极管的参数主要有以下几项:(1)稳定电压V Z:稳压管中的电流为规定电流时,稳压管两端的电压值。

手册虽然给出了每种型号稳压二极管的稳定电压值,但此值的离散性较大,所以手册所给只能是一个范围。

此值必须测定后才能使用稳压二极管。

可用万用电表或晶体管特性图示仪测量。

(2)稳定电流I Z:稳压管正常工作时的电流值,参数手册中给出。

使用晶体管特性图示仪测量此项参数比较方便,可直接观察到稳压管有较好稳压效果时对应的电流值,便(3)动态电阻r Z :稳压管两端的电压V Z 和流过稳压管的电流I 的变化量之比,可用电压表、电流表共同测得,或用晶体管特性图示仪测得,用下式计算:IV r ZZ ∆∆=(4)额定功耗P Z :由生产厂规定,可由特性手册中查到。

(微电子、电子实验)实验三晶体管特征频率fT的测量

(微电子、电子实验)实验三晶体管特征频率fT的测量

实验三 晶体管特征频率f T 的测量
f T 定义为共射极输出交流短路电流放大糸数β随频率增加而下降到 1时的工作频率, 它反映了晶体管共发射极运用具有电流放大作用的频率极限, 是晶体管的一个重要频率特性参数. f T 的大小主除了与晶体管的结构有关外, 还与晶体管工作点有关, 测量原理通常采用增益-带宽积的方法.
一, 实验原理
晶体管发射结电压周期变化引起发射结,收集结空间电荷区的电荷和基区,发射区, 收集区内的多子,少子也随之重新分布, 这种现象可视为势垒电容和扩散电容的充放电作用, 传输电流幅值下降,载流子传输延时, 使输入, 输出信号产生相移, 使电流放大系数β变为复数, 幅值随频率的升高而下降, 相移随频率升高而增大
β=()[]2120/1ββf f +
当f 》f β βf=β0f β β=1
f T =β0f β
二, 实验方法
1, V CE = 10V, I C = 10mA 测量晶体管的f T
2, V CE= 15V I C=0.5mA~15mA, 每隔0.5mA测一点, 绘制f T~I CE关系曲线
3, I CE= 10mA, V CE=1V~20V, 每隔2V测一点, 绘制
f T~V CE关系曲线
4, 改变测试频率重新进行1~3的实验。

半导体器件--用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数

半导体器件--用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数

用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数一、 引言晶体管在半导体器件中占有重要的地位,也是组成集成电路的基本元件。

晶体管的各种特性参数可以通过专用仪器--晶体管特性图示仪进行直接测量。

了解和测量实际的晶体管的各种性能参数不仅有助于掌握晶体管的工作机理,而且还可以分析造成各种器件失败的原因,晶体管特性图示仪是半导体工艺生产线上最常用的一种工艺质量检测工具。

本实验的目的是:了解晶体管特性图示仪的工作原理;学会正确使用晶体管特性图示仪;测量共发射极晶体管的输入特性、输出特性、反向击穿特性和饱和压降等直流特性。

二、晶体管特性图示仪的工作原理和基本结构晶体管的输出特性曲线如图1所示,这是一组曲线族,对于其中任一条曲线,相当于I b =常数(即基极电流I b 不变)。

曲线显示出集电极与发射极之间的电压V cc 增加时,集电极电流I c 的变化。

因此,为了显示一条特性曲线,可以采用如图2所示的方法,既固定基极电流I b 为:b be b bE V I R -= (1)图1共射晶体管输出特性曲线 图2共射晶体管接法在集电极到发射极的回路中,接入一个锯齿波电压发生器E c 和一个小的电阻R c ,晶体管发射极接地。

由于电阻R 很小,锯齿波电压实际上可以看成是加在晶体管的集电极和发射极之间。

晶体管的集电极电流从电阻R c上流过,电阻R c上的电压降就正比于I c。

如果把晶体管的c、e两点接到示波管的x偏转板上,把电阻R c两端接到示波管的y偏转板上,示波器便显示出晶体管的I c随V cc变化的曲线。

(为了保证测量的准确性,电阻R c应该很小)。

用这种方法只能显示出一条特性曲线,因为此时晶体管的基极电流I b是固定不变的。

如果要测量整个特性曲线族,则要求基极电流I b改变。

基极电流I b的改变采用阶梯变化,每一个阶梯维持的时间正好等于作用在集电极的锯齿波电压的周期,如图3所示。

阶梯电压每跳一级,电流I b便增加一级。

(每一级阶梯的增幅可根据不同的晶体管的做相应的调整)。

晶体管的测量

晶体管的测量
晶体管在电子设备中广泛应用,如放 大器、振荡器、开关电路、稳压电源 等,是现代电子工业的重要基础元件 之一。
Part
02
晶体管测量基础
测量前的准备
了解晶体管类型
在开始测量之前,需要了 解晶体管的类型、规格和 特性,以便选择合适的测 量方法和工具。
准备测量工具
根据测量需求,准备万用 表、示波器、信号发生器 等测量工具,确保其准确 性和可靠性。
晶体管的工作原理
01
当基极电流被输入时,晶体管内 部的电子运动受到调制,使得集 电极和发射极之间的电流得到放 大。
02
通过改变基极输入信号的幅度, 可以控制集电极和发射极之间的 输出信号幅度,从而实现信号的 放大。
晶体管的种类和用途
晶体管的种类繁多,根据材料、结构 和工作频率等不同,可以分为硅管和 锗管、NPN和PNP型、低频和高频 管等。
触发电压和电流测量
使用示波器和信号发生器测量 晶体闸流管的触发电压和电流
,以评估其工作性能。
THANKS
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场效应管的测量
总结词
场效应管是一种电压控制 型半导体器件,其测量方 法与双极型晶体管有所不 同。
跨导测量
使用示波器和信号发生器 测量场效应管的跨导,以 评估其放大能力。
栅极电阻测量
使用万用表测量场效应管 栅极与源极之间的电阻, 正常值应为无穷大或很大。
源极电阻测量
使用万用表测量场效应管 源极与地之间的电阻,正 常值应为较小。
噪声性能测量
需要使用专门的噪声测量仪器,在 放大电路中测量晶体管的噪声水平, 并分析其对系统性能的影响。
Part
03
晶体管直流参数的测量
晶体管直流电流的测量

第三章双极型晶体管频率特性

第三章双极型晶体管频率特性
第三章双极型晶体管频率特性
双极型三极管的参数
功率特性
参数 型号
PCM
I CM
mW mA
3AX31D 125 125
3BX31C 125 125
3CG101C 100 30
3DG123C 500 50
3DD101D 5W
5A
3DK100B 100 30
3DK23G 250W 30A
VRCBO V
20
Ie、Ic的幅值:
23
按四端网络定义方向整理后:
Ie ue uc Ic ue uc
Ie Yeeue Yecuc Ic Yceue Yccuc
24
由连续性方程所得,称本征Y参数,且没有频率限制
25
1、共基极本征输入导纳Ycei
n 输出端交流短路时,输入端交流电流幅值随输 入电压的变化
*
* 0
sech(CnWb ) sech(Wb )
Lnb
sech( j Wb2
1
)2
1
Dnb
ch(
j
Wb2
1
)2
Dnb
(3 - 67)
45
进行整理、简化,得
对均匀基区m=0.22
b
(1
m)
2Dnb Wb2
b
1
b
Wb2 (1 m) 2Dnb
对基区杂质按指数分 布的缓变基区晶体管
m 0.22 0.098
hfbIc
- hrbuc ~
b
n 输入端电压为两部分电压串联
n 输入电流在输入阻抗上的压降 n 输出电压对输入回路的反作用(电压源)
n 输出电流为两部分电流并联 n 被放大的输入电流(电流源) n 输出电压在输出阻抗上产生的电流

实验一双极型晶体管特性参数测量

实验一双极型晶体管特性参数测量

实验一双极型晶体管特性参数测量实验目的:1.掌握双极型晶体管的基本特性参数的测量方法;2.了解双极型晶体管的放大特性。

实验仪器和材料:1.双踪示波器2.双极型晶体管3.功率电源4.电阻器5.电容器6.变阻器7.万用表实验原理:双极型晶体管是一种常用的电子元器件,通常用于放大电信号。

为了评估双极型晶体管的性能,需要测量其一些重要的特性参数,包括静态特性参数和动态特性参数。

常用的双极型晶体管特性参数有:1.静态参数a.静态输入特性:基极电流-基极电压(IB-VBE)特性曲线,用于描述基极电流与基极电压之间的关系;b.静态输出特性:集电极电流-集电极电压(IC-VCE)特性曲线,用于描述集电极电流与集电极电压之间的关系;c.静态放大系数:集电极电流与基极电流之间的比值,常用符号(β或hFE)表示;2.动态参数a.数字电压放大倍数:用于评估双极型晶体管的放大能力;b.动态输入电阻:输入信号变化引起的基极电流变化与基极电压变化之比,用于衡量信号源和输入电路之间的匹配程度;c.动态输出电阻:输出信号变化引起的集电极电流变化与集电极电压变化之比,用于评估输出电路和负载电阻之间的匹配程度。

实验步骤:1.连接电路。

按照实验电路图连接电路,确保电源的接线正确。

2.静态特性参数的测量。

b.测量不同电阻值时的IC1,记录数据c.改变基极电流IB,测量IC2的值,记录数据d.根据数据计算静态放大系数β3.动态特性参数的测量。

b.改变输入信号频率,测量输出信号幅度和相位,记录数据。

c.根据数据计算动态输入、输出电阻的值。

实验结果分析:根据实验测量到的数据,可以得到双极型晶体管的静态和动态特性参数,通过比较这些参数与标称值的差异,可以评估器件工作是否稳定。

同时,根据实验结果也可以评估双极型晶体管的放大能力和输入输出电阻的匹配情况。

注意事项:1.连接电路时,注意电源极性及电路连接的正确性,避免短路或错误连接的风险。

2.测量过程中要及时记录数据,保证准确性和可靠性。

实验二 晶体管特性的测量

实验二 晶体管特性的测量

实验二 晶体管特性的测量与晶体管的测试一、实验目的1. 了解晶体管图示仪的基本原理和晶体管的引脚及类型判别 2. 掌握用晶体管图示仪测量晶体管特性曲线的方法 3. 掌握运用特性曲线求晶体管特性参数的方法 二、实验内容1. 测试2AP11正反向特性 ⑴ 正向特性a . 慢慢增大峰值扫描电压,直至I D =10mA ,把曲线绘在绘图纸上。

b . 读测I DQ =5mA 时的正向压降V DQ ,计算直流电阻R D =V DQ /I DQ 、交流电阻r D =△V D /△I D 。

⑵ 反向特性a . 逐渐增大峰值扫描电压至100V ,描下反向特性曲线。

b . 读测V R =100V 时的反向电流I'R 以及I R =20µA 时的反向电压V R 。

2. 测试2CW19稳压特性a . 读测稳压值V ZQ 。

b . 在I EQ =50mA 时,求动态电阻R=△V Z /△I Z 。

c . 读测I Zmin 值3. 测试晶体管共射输入输出特性(1) 测量3DG12B 的共射输出特性a . 描下输出特性曲线族。

b . 在V CEQ =5V ,I CQ =4~6mA 求 VV BC CE I I 5Q ==β ,CE QV V BC CE I I =∆∆=βc . 按下”零电流”开关(或断开基极) I .在V CE =10V 时,读出I CEOII .调节峰值电压,使I C =100µA 时,读取BV CEO (2) 测量3DG12B 的共射输入特性a . 描下输入特性曲线族。

b . 从输入特性曲线上求输入电阻 BBEbe I V r ∆∆= (3) 测量3AX31的共射输出特性a . 描下输出特性曲线族。

b . 在V CEQ =5V ,I CQ =3~5mA 时,求,βc . 按下”零电流”开关(或断开基极)I .在V CE = -6V 时,读出I CEOII .调节峰值电压,使I C =1mA 时,读取BV CEO (4) 测量3AX31的共射输入特性a . 描下输入特性曲线族。

晶体管特性测试实验报告-V1

晶体管特性测试实验报告-V1

晶体管特性测试实验报告-V1晶体管是现代电子技术中不可或缺的元器件之一。

测试晶体管的特性可以帮助我们了解其工作原理,为电路设计和故障排查提供帮助。

下面是一份关于晶体管特性测试的实验报告整理。

一、实验目的1.学习晶体管的基本特性及工作原理。

2.掌握测试晶体管的基本方法。

3.测量晶体管的放大系数、截止频率、饱和电压等参数。

二、实验设备和材料1.数字万用表2.信号源3.双踪示波器4.晶体管5.电源三、实验步骤1.测试晶体管的基本特性将测试极间直流电压逐步加大,观察晶体管的正向放大特性和反向截止特性。

2.测量晶体管放大系数通过计算基极电流和集电极电流之比,得到晶体管的放大系数。

3.测量晶体管的截止频率利用信号源产生一定频率的交流信号,通过双踪示波器测量出晶体管的截止频率。

4.测量晶体管的饱和电流将测试极间的电压调节到最小值,通过记录电流大小来计算出晶体管的饱和电压。

四、实验结果1.测试晶体管的基本特性时,我们观察到晶体管的正向放大特性非常明显,但反向电流很小,可以认为是无穷大。

这说明晶体管在正向工作时具有放大作用,在反向工作时具有截止作用。

2.测量晶体管的放大系数为150,这表明当基极电流变化1毫安时,集电极电流变化了150毫安,说明晶体管有很好的放大效果。

3.测量晶体管的截止频率为2MHz。

这也说明了晶体管的高频特性能力,在频率高于2MHz时,晶体管的放大作用将逐渐降低。

4.测量晶体管的饱和电压为1V。

这意味着在晶体管的基极到集电极之间,当电压小于1V时,晶体管将不再工作。

五、实验结论通过本次实验,我们了解了晶体管的基本特性、测试方法和关键参数的测量。

可以发现,晶体管的放大系数、截止频率和饱和电压等参数非常重要,对于电路的设计和故障排查都有很大的帮助。

实验3、晶体管特征频率测量

实验3、晶体管特征频率测量

实验三、晶体管特征频率的测量一、目的1、通过实验进一步了解特征频率f T 的物理意义并掌握其测量方法。

2、通过实验了解f T 随偏流、偏压的变化情况。

二、原理晶体管有高频管和低频管之分,一般来说低频管只能用在3MC 以下的频率范围(MC :兆周: 1Mc=1兆赫MHz=1000千赫KHz );而高频管则可以用到几十或者几百MC 的高频范围,有时称超过75MC 的管子为超高频晶体管。

如果使用频率超过了晶体管的频率范围,则晶体管的放大特性就显著地变坏,甚至无法使用。

晶体管放大特性的变坏,是由于讯号频率超过某一值以后,晶体管的电流放大系数开始下降而造成的。

晶体管的共射极电流放大系数β与信号频率f 间的关系为:βββf f j +=10(1)式中β0为低频是的电流放大系数,f β为共射极的截止频率(也就是共射极电流放大系数β下降到21β0或0.707β0的频率)。

图1画出了晶体管发射极电流放大系数β随频率的变化曲线。

由图可见,在频率比较低时,β基本不随频率变化,它的数值被定义为β0。

当频率比较高时,β值随频率f 升高而下降。

如果讯号频率超过发射极截止频率f β,晶体管的共射极β电流放大系数β就比低频时的β0小的多。

但是,f β并不是晶体管所能使用的最高频率,因为f β下的β值(即0.707β0)仍比1大的多,所以晶体管此时还是有电流放大作用的。

晶体管的实际使用频率可以比f β高。

由1式可见,当频率远大于f β(比如f>2f β就可以认为f>>f β),时有f ∙β=f ∙β0=常数 (2)因为f T 是β等于1的f 值,因此上式中的常数就是f T 。

所以 β∙f=f T (3)比较确切地反映了晶体管的频率特性。

当频率低于f T 时,电流放大系数β>1,晶体管有电流放大作用;当f<f T ,β<1,没有电流放大作用,所以特征频率f T 是晶体管可以起电流放大作用的最高频率的限度,是共射极电路设计的一个重要依据。

晶体管的特征频率

晶体管的特征频率

晶体管特征频率的测量一、 目的1、通过实验进一步了解特征频率f T 的物理意义并掌握其测量方法。

2、通过实验了解f T 随偏流、偏压的变化情况。

二、 原理晶体管有高频管和低频管之分,一般来说低频管只能用在3MC 以下的频率范围;而高频管则可以用到几十或者几百MC 的高频范围,有时称超过75MC 的管子为超高频晶体管。

如果使用频率超过了晶体管的频率范围,则晶体管的放大特性就显著地变坏,甚至无法使用。

晶体管放大特性的变坏,是由于讯号频率超过某一值以后,晶体管的电流放大系数开始下降而造成的。

晶体管的共射极电流放大系数β与信号频率f 间的关系为:βββf f j +=10(10-1)式中β0为低频是的电流放大系数,f β为共射极的截止频率(也就是共射极电流放大系数β下降到21β0或0.707β0的频率)。

图10-1画出了晶体管发射极电流放大系数β随频率的变化曲线。

由图可见,在频率比较低时,β基本不随频率变化,它的数值被定义为β0。

当频率比较高时,β值随频率f 升高而下降。

如果讯号频率超过发射极截止频率f β,晶体管的共射极β电流放大系数β就比低频时的β0小的多。

但是,f β并不是晶体管所能使用的最高频率,因为f β下的β值(即0.707β0)仍比1大的多,所以晶体管此时还是有电流放大作用的。

晶体管的实际使用频率可以比f β高。

由10-1式可见,当频率远大于f β(比如f>2f β就可以认为f>>f β),时有f •β=f •β0=常数 (10-2)因为f T 是β等于1的f 值,因此上式中的常数就是f T 。

所以β•f=f T (10-3)比较确切地反映了晶体管的频率特性。

当频率低于f T 时,电流放大系数β>1,晶体管有电流放大作用;当f<f T ,β<1,没有电流放大作用,所以特征频率f T 是晶体管可以起电流放大作用的最高频率的限度,是共射极电路设计的一个重要依据。

晶体管特征频率

晶体管特征频率

晶体管特征频率晶体管特征频率是指晶体管在工作时能够响应和传输信号的频率范围。

晶体管是一种三端元件,由控制端(基极)、输入端(发射极)和输出端(集电极)组成。

它是现代电子技术的基础元件之一,广泛应用于各种电子设备中。

晶体管特征频率取决于其内部结构和工作参数。

晶体管具有高频放大、开关和振荡等功能,其特征频率可以描述晶体管在不同工作模式下的频率响应能力。

下面将分别从高频放大、开关和振荡三个方面来探讨晶体管的特征频率。

首先是高频放大。

晶体管在高频放大模式下,可以将输入信号放大到更高的频率范围。

晶体管的特征频率与其内部结构和材料有关,其中包括晶体管的发射极-基极电容和集电极-基极电容等参数。

这些电容在高频下会产生阻抗,限制了晶体管的放大能力。

因此,晶体管的特征频率在高频放大模式下会受到这些电容的影响,一般介于几十MHz到几GHz之间。

其次是开关。

晶体管在开关模式下,可以将输入信号进行开关控制。

晶体管的特征频率在开关模式下主要与晶体管的响应时间有关。

响应时间是指晶体管从关断状态到导通状态或从导通状态到关断状态所需的时间。

响应时间越短,晶体管的开关速度就越快,特征频率就越高。

晶体管的特征频率在开关模式下一般可以达到几百MHz到几GHz。

最后是振荡。

晶体管在振荡模式下,可以产生稳定的射频信号。

晶体管的特征频率在振荡模式下主要与晶体管的反馈电容和反馈电感有关。

反馈电容和反馈电感共同构成了振荡回路,稳定地产生射频信号。

晶体管的特征频率在振荡模式下一般可以达到几十MHz到几GHz。

晶体管的特征频率是指晶体管在高频放大、开关和振荡模式下能够响应和传输信号的频率范围。

特征频率取决于晶体管的内部结构和工作参数,包括发射极-基极电容、集电极-基极电容、响应时间、反馈电容和反馈电感等。

晶体管的特征频率在不同工作模式下有所差异,一般介于几十MHz到几GHz之间。

了解晶体管的特征频率对于设计和应用电子电路具有重要的意义。

晶体管特征频率

晶体管特征频率

晶体管特征频率晶体管特征频率是指晶体管的最高工作频率,也称为截止频率。

它是晶体管在高频工作时的一个重要参数,决定了晶体管能够承受的最高频率。

在实际应用中,晶体管特征频率越高,其应用范围就越广泛。

一、晶体管特征频率的定义晶体管特征频率是指当输入信号的频率超过该值时,输出信号将被截止或减弱至一个可忽略的水平。

通常情况下,它是指当放大器增益下降至-3dB时对应的输入信号频率。

因此,晶体管特征频率也被称为-3dB截止频率。

二、影响晶体管特征频率的因素1. 晶体管结构:不同类型和尺寸的晶体管具有不同的特征频率。

例如,小尺寸、高电子迁移速度和短载流子寿命等因素可以提高特征频率。

2. 工艺制造:制造过程中使用的材料和技术也会影响晶体管的特性和性能。

例如,在制造过程中使用更加精细的光刻技术可以提高晶体管的特征频率。

3. 工作环境:温度、湿度、电磁场等因素都会对晶体管的特性产生影响,从而影响其特征频率。

三、如何提高晶体管特征频率1. 选择合适的晶体管类型:不同类型的晶体管具有不同的特性和性能,选择合适的晶体管可以提高其特征频率。

2. 优化制造工艺:采用更加精细的制造工艺可以提高晶体管的特征频率。

3. 优化电路设计:通过优化电路设计,例如减小输入和输出电容、增加负载阻抗等方式可以提高晶体管的特征频率。

四、应用场景1. 高频放大器:在无线通信、雷达、卫星通信等领域中,需要使用高频放大器进行信号放大。

此时,需要使用具有较高特征频率的晶体管来实现放大器设计。

2. 射频开关:在射频开关中,需要使用快速切换功能和较高带宽的元器件。

此时,具有较高特征频率的晶体管是一种理想选择。

3. 混合信号集成电路:在混合信号集成电路中,需要同时处理模拟和数字信号。

此时,需要使用具有较高特征频率的晶体管来实现高速数字信号的处理。

五、总结晶体管特征频率是晶体管在高频工作时的一个重要参数,决定了其能够承受的最高频率。

影响晶体管特征频率的因素包括晶体管结构、工艺制造和工作环境等。

晶体管特征频率的测量

晶体管特征频率的测量

晶体管特征频率的测量晶体管特征频率t f 的测量定义为共射极输出交短路电流放大系数||β随频率增加而下降到1小时的工作频率,它反映了晶体管共发射运用具有电流放大作用的频率极限,是晶体管的一个重要频率特性参数。

t f 主要取决于晶体管的合理的结构设计,但也与晶体管工作时的偏置条件密切相关。

因而,晶体管的特征频率t f 是指在一定集团偏置条件下的测量值 。

其测试原理通常采用“增益-带宽”积的方法。

本实验的目的是掌握晶体管特征频率t f 的测试原理及测量方法,熟悉t f 分别随CE V 和E I 变化的规律,加深其与晶体管结构参数各工作偏置条件的理解,为晶体管的频率特性设计,制造和应用奠定基础。

一、实验原理共发射交流工作下,晶体管发射结电压周期性变化引起发射结,收集结空间电荷区的电荷和其区,发射区,收集区的少子,多子也随之不断重新分布,这种现象可视为势垒电容各扩散电容的充放电作用。

势垒电容各扩散电容的充放电使由发射区通过基区传输的载流子减少,传输的电流幅度值下降,同时产生载流子传输的延时,加之载流子渡越收集结空间电荷区时间的影响,使输入,输出信号产生相移,电流放大系数β变为复数,并且其幅值随频率的升高 而下降,相位移也随频率的升高而增大,因此,晶体管共发射极交流短路放大系数β的幅值和相位移是工作频率的函数。

理论上晶体管共发射交流短路放大系数可表示为β=b b j jm ωωωωβ/1)/exp(0+- (1)其幅值和相位角随频率变化的有关系分别为||β=2/120])/(1[ββf f + (2)ϕ=]/)/([ββωωωωm arctg +- (3)可见,当工作频率f <<βf 时,0ββ≈,几乎与频率无关;当f =βf 时,||β=0β/2, ||β下降3dB ;当时,f >>βf ,||βf =0ββf 。

根据定义,||β=1时的工作频率即为特征频率T f ,则有T f =||βf =0ββf (4) 另外,当晶体管共基极截止频率a f <500MHz 时近似有T f ≈a f /(1+m),微波管中T f =a f 。

晶体管特征频率测量

晶体管特征频率测量

晶体管特征频率的测量晶体管特征频率t f 的测量定义为共射极输出交短路电流放大系数||β随频率增加而下降到1小时的工作频率,它反映了晶体管共发射运用具有电流放大作用的频率极限,是晶体管的一个重要频率特性参数。

t f 主要取决于晶体管的合理的结构设计,但也与晶体管工作时的偏置条件密切相关。

因而,晶体管的特征频率t f 是指在一定集团偏置条件下的测量值 。

其测试原理通常采用“增益-带宽”积的方法。

本实验的目的是掌握晶体管特征频率t f 的测试原理及测量方法,熟悉t f 分别随CE V 和E I 变化的规律,加深其与晶体管结构参数各工作偏置条件的理解,为晶体管的频率特性设计,制造和应用奠定基础。

一、实验原理共发射交流工作下,晶体管发射结电压周期性变化引起发射结,收集结空间电荷区的电荷和其区,发射区,收集区的少子,多子也随之不断重新分布,这种现象可视为势垒电容各扩散电容的充放电作用。

势垒电容各扩散电容的充放电使由发射区通过基区传输的载流子减少,传输的电流幅度值下降,同时产生载流子传输的延时,加之载流子渡越收集结空间电荷区时间的影响,使输入,输出信号产生相移,电流放大系数β变为复数,并且其幅值随频率的升高 而下降,相位移也随频率的升高而增大,因此,晶体管共发射极交流短路放大系数β的幅值和相位移是工作频率的函数。

理论上晶体管共发射交流短路放大系数可表示为β=b b j jm ωωωωβ/1)/exp(0+- (1)其幅值和相位角随频率变化的有关系分别为||β=2/120])/(1[ββf f + (2)ϕ=]/)/([ββωωωωm arctg +- (3)可见,当工作频率f <<βf 时,0ββ≈,几乎与频率无关;当f =βf 时,||β=0β/2, ||β下降3dB ;当时,f >>βf ,||βf =0ββf 。

根据定义,||β=1时的工作频率即为特征频率T f ,则有T f =||βf =0ββf (4) 另外,当晶体管共基极截止频率a f <500MHz 时近似有T f ≈a f /(1+m),微波管中T f =a f 。

功率晶体管特征参量测量的简介

功率晶体管特征参量测量的简介

那么,为什么这些数据还不足以建立功率微波晶体 论不仅是针对 Root 模型的,而通常是针对所有包含电容
管的模型呢?换句话说,为什么那些进行微波功率晶体 和电感元件的模型的:我们无法从直流测量结果中提取
管参量提取的人们在别人娱乐时还在进行测量呢?回答 任何有关电容和电感的信息。问题则变成下一个了:进
其实很简单:首先是由于“微波”,其次是由于“功 行什么类型的参量测量可以让建模师来提取模型中的电
提取出一个数学模型。这个模型描述了晶体管在很大范 好的晶体管模型必不可少的工具。总而言之,功率晶体
围的激励信号和工作条件下的行为特征。这个数学模型 管参量提取关系重大,因为它对建立良好的晶体管模型
说穿了不过是描述了晶体管端子上出现的电压波形和电 至关重要,而这样的模型是设计良好放大器所必需的,
流波形的关系而已。随后在放大器还并未制造出来的情 这样才能保证我们的伙伴们能通过无线手机进行清晰的
以生成两个测量的二维(2-D)描述 VBE,Ic 与 VCE 和 IB 之间关系的函数 FBE(.,.)和 FC(.,.)
大器设计投入市场的时间。
VBE FBE VCE, IB
(1)
那么,需要做些什么才能得到一个好的模型呢?晶
体管建模师们是从收集有关于晶体管物理参数的信息开
IC FC VCE, IB
况下,晶体管模型被设计者在仿真器中使用来预测任何 对话。
一个含有所建模型的晶体管放大器电路的性能。设计者
可以快速地在仿真器中对他或她的设计参数进行优化来 为什么微波功率晶体管特征参量提取工作者们
确保设计能够满足技术规范的要求。只有在此时才可以 制作放大器的样机并且进行测试。如果所采用的模型很 好的话,放大器样机则可以满足要求,那么设计者便可 以骄傲地告知他或她的经理,设计工作已经完成!幸运 的话,他或她甚至可以得到加薪。然而,如果模型不好 的话,放大器样机的性能则无法满足规范要求。还不止 这些。如果模型很差的话,设计者则不知从何处下手来 改进设计,此时唯一能做的通常是效率很低的试误设计 法。无需多言,在这种情况下,设计者必须非常非常幸 运才能得到加薪。以上所述明确地说明了一个好的晶体 管模型的重要性,因为它极大地影响着任何一个功率放

晶体管特征频率测量

晶体管特征频率测量

晶体管特征频率的测量晶体管特征频率t f 的测量定义为共射极输出交短路电流放大系数||β随频率增加而下降到1小时的工作频率,它反映了晶体管共发射运用具有电流放大作用的频率极限,是晶体管的一个重要频率特性参数。

t f 主要取决于晶体管的合理的结构设计,但也与晶体管工作时的偏置条件密切相关。

因而,晶体管的特征频率t f 是指在一定集团偏置条件下的测量值 。

其测试原理通常采用“增益-带宽”积的方法。

本实验的目的是掌握晶体管特征频率t f 的测试原理及测量方法,熟悉t f 分别随CE V 和E I 变化的规律,加深其与晶体管结构参数各工作偏置条件的理解,为晶体管的频率特性设计,制造和应用奠定基础。

一、实验原理共发射交流工作下,晶体管发射结电压周期性变化引起发射结,收集结空间电荷区的电荷和其区,发射区,收集区的少子,多子也随之不断重新分布,这种现象可视为势垒电容各扩散电容的充放电作用。

势垒电容各扩散电容的充放电使由发射区通过基区传输的载流子减少,传输的电流幅度值下降,同时产生载流子传输的延时,加之载流子渡越收集结空间电荷区时间的影响,使输入,输出信号产生相移,电流放大系数β变为复数,并且其幅值随频率的升高 而下降,相位移也随频率的升高而增大,因此,晶体管共发射极交流短路放大系数β的幅值和相位移是工作频率的函数。

理论上晶体管共发射交流短路放大系数可表示为β=b b j jm ωωωωβ/1)/exp(0+- (1)其幅值和相位角随频率变化的有关系分别为||β=2/120])/(1[ββf f + (2)ϕ=]/)/([ββωωωωm arctg +- (3)可见,当工作频率f <<βf 时,0ββ≈,几乎与频率无关;当f =βf 时,||β=0β/2, ||β下降3dB ;当时,f >>βf ,||βf =0ββf 。

根据定义,||β=1时的工作频率即为特征频率T f ,则有T f =||βf =0ββf (4) 另外,当晶体管共基极截止频率a f <500MHz 时近似有T f ≈a f /(1+m),微波管中T f =a f 。

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晶体管特征频率的测量
晶体管特征频率t f 的测量定义为共射极输出交短路电流放大系数||β随频
率增加而下降到1小时的工作频率,它反映了晶体管共发射运用具有电流放大作用的频率极限,是晶体管的一个重要频率特性参数。

t f 主要取决于晶体管的合理
的结构设计,但也与晶体管工作时的偏置条件密切相关。

因而,晶体管的特征频率t f 是指在一定集团偏置条件下的测量值 。

其测试原理通常采用“增益-带宽”
积的方法。

本实验的目的是掌握晶体管特征频率t f 的测试原理及测量方法,熟悉t f 分别随CE V 和E I 变化的规律,加深其与晶体管结构参数各工作偏置条件的理解,
为晶体管的频率特性设计,制造和应用奠定基础。

一、实验原理
共发射交流工作下,晶体管发射结电压周期性变化引起发射结,收集结空间电荷区的电荷和其区,发射区,收集区的少子,多子也随之不断重新分布,这种现象可视为势垒电容各扩散电容的充放电作用。

势垒电容各扩散电容的充放电使由发射区通过基区传输的载流子减少,传输的电流幅度值下降,同时产生载流子传输的延时,加之载流子渡越收集结空间电荷区时间的影响,使输入,输出信号产生相移,电流放大系数β变为复数,并且其幅值随频率的升高 而下降,相位移也随频率的升高而增大,因此,晶体管共发射极交流短路放大系数β的幅值和相位移是工作频率的函数。

理论上晶体管共发射交流短路放大系数可表示为
β=b
b j jm ωωωωβ/1)/ex p(0+- (1) 其幅值和相位角随频率变化的有关系分别为 ||β=2/120
])/(1[ββf f + (2)
ϕ=]/)/([ββωωωωm arctg +- (3)
可见,当工作频率f <<βf 时,0ββ≈,几乎与频率无关;
当f =βf 时,||β=0β/2, ||β下降3dB ;
当时,f >>βf ,||βf =0ββf 。

根据定义,||β=1时的工作频率即为特征频
率T f ,则有T f =||βf =0ββf (4) 另外,当晶体管共基极截止频率a f <500MHz 时近似有T f ≈a f /(1+m),微波管中T f =a f 。

所以关系式(26.4)表明当工作频率满足βf <<f <a f 时共发射极交流短路电流放大系数与工作频率乘积是一个常数,该常数即特征频率T f ,亦称“增益-带宽”积。

上式同时还表明||β与f 成反比,f 每升高一倍,||β下降一倍,在对数坐标上就是||β~f 的(-6dB)/倍频关系曲线,图1表示了||β随频率变化的关系。

直接在||β=1的条件下测量T f 是比较困难的,而在工作频率满足βf <<f <<a f 之关系时测得||β,尔后再乘以该测试频率,也就是利用图26.1的线段就可以在较低频率下获得特征频率T f ,使测试变得简单,这就是通常测量T f 的基本原理。

晶体管原理课中分析了特征频率与晶体管结构等参数的基本关系。

在一般情况下晶体管的收集结势垒电容远小于发射结势垒电容,如果再忽略寄生电容的影响,那么特征频率可以
图1电流放大系数与频率的关系
表示为:
)2//(221Tc cs mc b b Te e T C r l v D W C r f ++++=-δχλπ
-10
40
βf T f a f f
)(,dB βα
=)(2e d b e ττττπ+++ (5)
很明显,T f 是发射结电阻,基区宽度,势垒电容各势垒区宽度等的函数。

而这些参数 虽然主要取决于晶体管的结构,但也与晶体管的工作条件有关,即工作偏置不同T f 也不等。

因此。

通常所说的某晶体管的特征频率是指在一定偏置条件下的测量值。

图2(a )表示了CE V 等于常数时T f 随E I 的变化。

图2(b )表示E I 等于常数时,T f 随CE V 的变化。

这种变化是载流子传输时间随工作偏置改变所致。

将关系式e τ≈kT/q E I 代入式(5),得到
图2
(a )
图 2(b)
CE
V E I
1-T f =)1.(
2e d b Te E
C I q kT τττπ+++ (6) 一般情况下,在收集极工作电压一定,E I <CM I 时,可近似认为b τ,d τ,c τ与E I 无关,因而通过测量T f 随E I 的变化,并作出1/T f 与1/E I 的关系曲线,由曲线斜率即可求得Te C 的近似值,同时由曲线的截距求得b τ+d τ+c τ的近似值。

T f 的测试装置如图26.3所示。

其中信号源提供βf <<f <a f 范围内的所需要的点频信号电流,电流调节器控制输入被测管的基极电流,测试回路和偏置电源向被测管提供规范偏置条件,宽带放大器则对被
测管的输出信号进行放大,显示系统指示T f 值。

显然显示系统表头指示的参数是经被测管放大了的信号源电流信号,但经测试前后的“校正”各“衰减”处理可转换成相应的||β值。

其过程和原理如下,测前“校正”时被测管开路,基极和收集极插孔短接,旋转电流调节旋扭使T f 指示表头显示一定值,这样就预置了基极电流。

插入被测管测试时T f 显示系统表头就指示了经被测管放大了的输入信号电流。

由于测试过程中被测的基极电流仍保持在“校正”时的值,则取二者的比值就确定了||β,然后乘以信号频率即可得到晶体管的特征频率T f 。

如果测试时取了一定的衰减倍率,那么计算||β时将预置的基极电流也缩小同样倍数其结果不会改变。

图3特征频率测试系统方框示意图
目前,T f 的测量多采用晶体管特征频率测试仪,尽管测试仪的型号不同,但
都是依据增益-带宽积的原理而设计的,其结构框图仍可用图3表示,测量方法也基本与上述相同,差别在于测试仪“校正”时要预置基极电流使T f 显示表头满偏,这实际上是信号源输出一恒定其极电流。

因此,测量时必须进行一定倍频的衰减,否则表头会因超满度而无法读出,有的测试仪其衰减倍率设置在仪器面板上,需要预先设定,而的有测试仪则将一定的衰减倍率设定在了仪器内部结构中,测试时无须考虑,正是由于测试仪信号源输给被测管的基极电流是其极电流是定值 ,所以在T f 显示表头上直接刻划出了||βf 值 ,T f 可以直接读出。

另外,否则不同测试仪的测量范围不同,信号源频率不等,所含测试点频数量也可能不一样。

如:QG-25型信号源测试频率固定为400MHz ,测试范围为400~4000MHz ;QG -16型信号源可以输出10MHz ,30MHz ,100MHz 三个测试频率,测试范围为100~1000MHz 等。

使用哪种测试仪和选用哪个测试频率则要视T f 的范围根据βf <<f <a f 确定。

二,实验内容
1.在规范CE V ,E I 偏置条件下测量所选晶体管的特征频率T f
2. CE V 置规范值,改变E I 测量T f ~E I 变化关系。

3. E I 置规范值,改变CE V 测量T f ~CE V 变化头条。

4.在被测管的发射结并接数pF 电容,观察变化。

5.求出被测管的Te C ,b τ+d τ+c τ的近似值。

6.改变测试频率重新进行1~4的实验。

三.实验的步骤
1.了解所用特征频率测试的测试范围,信号源的工作频率,熟悉使用方法,然后开机预热 。

2.选取被测晶体管样品,从器件手册查出其T f 的规范测试条件。

3.做好测量准备工作。

(1)确定信号源工作频率。

(2)校正测试仪,预置基极电流。

(3)将仪器置测量状态。

4.在规范偏置条件下测量样管的T f 。

5CE V .在规范值测量T f ~E I 关系
6. E I 在规范值测量T f ~CE V 关系
7.在被测管发射结并接pF 电容,重复4,5,6项工作。

8.将测试仪恢复到“准备”状态。

9.改变信号测试频率,重新进行4,5,6,7项实验。

四,数据处理和分析
1.将实验步骤4,5,6,7,9的测试及结果数据列表,并计算相应的||β值。

2.依实验数据分别给出T f ~CE V ,T f ~E I 和1/T f ~1/E I 关系曲线。

3.由1/T f ~1/E I 曲线计算出Te C ,b τ+d τ+c τ值。

4.对实验步骤5,6,7的相应曲线和测量数据进行简要理论分析。

五.思考题
1.特征频率测试原理是什么?在什么条件下成立?
2.影响特征频率的因素有哪些?试从晶体管设计,制造和使用方面分析讨论。

3.如果测试频率分别取f =3βf 和f =5βf ,理论上T f 的相对误差是多少?
4.若晶体管的T f 在两个测试频率的测量范围之内,应取哪一个测试频率?为什么?。

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