晶体管特性曲线
晶体管输出特性曲线测试电路的设计实验报告
晶体管输出特性曲线测试电路的设计无29班 宋林琦 2002011547一、实验任务：设计一个测量NPN 型晶体管特性曲线的电路。
测量电路设置标有e 、b 、c 引脚的插孔。
当被测晶体管插入插孔通电后，示波器屏幕上便显示出被测晶体管的输出特性曲线。
要有具体指标的要求。
二、实验目的：1、了解测量双极型晶体管输出特性曲线的原理和方法。
2、熟悉脉冲波形的产生和波形变换的原理和方法。
3、熟悉各单元电路的设计方法。
三、实验原理：晶体管共发射极输出特性曲线如图1所示，它是由函数ic =f (v CE )|i B=常数，表示的一簇曲线。
它既反映了基极电流i B 对集电极电流i C 的控制作用，同时也反映出集电极和发射极之间的电压v CE 对集电极电流i C 的影响。
如使示波器显示图1那样的曲线，则应将集电极电流i C 取样，加至示波器的Y 轴输入端，将电压v CE 加至示波器的X 轴输入端。
若要显示i B 为不同值时的一簇曲线，基极电流应为逐级增加的阶梯波形。
通常晶体管的集电极电压是从零开始增加，达到某一图2 晶体管输出特性测试电路图1 晶体管输出特性曲线 V CE V CC 0IsI B =0I B =5μAI B =10μA103 Ic/mA数值后又回到零值的扫描波形，本次实验采用锯齿波。
测量晶体管输出特性曲线的一种参考电路框图如图2所示。
矩形波震荡电路产生矩形脉冲输出电压v O1。
该电路一方面经锯齿波形成电路变换成锯齿波v O2，作为晶体管集电极的扫描电压；另一方面经阶梯波形成电路，通过隔离电阻送至晶体管的基极，作为积极驱动电流i B ，波形见图3的第三个图（波形不完整，没有下降）。
电阻R C 将集电极电流取样，经电压变换电路转换成与电流i C 成正比的对地电压V O3,加至示波器的Y 轴输入端，则示波器的屏幕上便会显示出晶体管输出特性曲线。
需要注意，锯齿波的周期与基极阶梯波每一级的时间要完全同步（用同一矩形脉冲产生的锯齿波和阶梯波可以很好的满足这个条件）。
晶体管的特性曲线
晶体管的特性曲线晶体管特性曲线即管子各电极电压与电流的关系曲线，是管子内部载流子运动的外部表现，反映了晶体管的性能，是分析放大电路的依据。
为什么要研究特性曲线：(1) 直观地分析管子的工作状态(2) 合理地选择偏置电路的参数,设计性能良好的电路重点讨论应用最广泛的共发射极接法的特性曲线1.测量晶体管特性的实验线路图1 共发射极电路共发射极电路：发射极是输入回路、输出回路的公共端。
如图1所示。
2．输入特性曲线输入特性曲线是指当集-射极电压U CE为常数时，输入电路( 基极电路)中基极电流I B与基-射极电压U BE之间的关系曲线I B = f (U BE)，如图2所示。
图2 3DG100晶体管的输入特性曲线U CE=0V时，B、E间加正向电压，这时发射结和集电结均为正偏，相当于两个二极管正向并联的特性。
U CE≥1V时，这时集电结反偏，从发射区注入基区的电子绝大部分都漂移到集电极，只有小部分与空穴复合形成I B。
U CE>1V以后，I C增加很少，因此I B 的变化量也很少，可以忽略U CE对I B的影响，即输入特性曲线都重合。
由输入特性曲线可知，和二极管的伏安特性一样，晶体管的输入特性也有一段死区。
只有在发射结外接电压大于死区电压时，晶体管才会导通，有电流I B。
晶体管死区电压：硅管0.5V，锗管0.1V。
晶体管正常工作时发射结电压：NPN型硅管U BE0.6 ~ 0.7) VPNP型锗管U BE0.2 ~ 0.3) V3．输出特性曲线输出特性曲线是指当基极电流I B为常数时，输出电路(集电极电路)中集电极电流I C与集-射极电压U CE之间的关系曲线I C = f (U CE)，如图3所示。
变化曲线，所以晶体管的输出特性曲在不同的I B下，可得出不同的I C随UCE线是一族曲线。
下面结合图4共发射极电路来进行分析。
图3 3DG100晶体管的输出特性曲线图4 共发射极电路晶体管有三种工作状态，因而输出特性曲线分为三个工作区(1) 放大区在放大区I C=βI B，也称为线性区，具有恒流特性。
晶体管共射极接法的伏安特性曲线
i 饱和区 4 C / mA
a. UCE ≤ UBE
3
b. IC＜βIB
2
c. UCE 增大Байду номын сангаас IC 增大。
1 （2） 截止区
a. UBE＜死区电压
0
b. IB ≈ 0 c. IC ≈ 0
24 截止区
iB= 100 μA
80 60
40 20 0
6 8 uCE / V
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2. 晶体管及放大电路基础
硅管0.7 V 锗管0.3V
（3） 锗管的 ICBO 比硅管大
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谢 谢！
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2. 晶体管及放大电路基础
2.1 晶体管
2.1.1 晶体管的结构 2.1.2 晶体管的放大状态及工作原理 2.1.3 晶体管共射极接法的伏安特性曲线
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2. 晶体管及放大电路基础
2.1.3 晶体管共射极接法的伏安特性曲线
三极管共射极接法
iB
uBE
iC
iE
uCE
共射极输入特性
iB μA
2. 晶体管及放大电路基础
NPN管与PNP型管的区别
NPN管电路
iB
iC
uBE
iE
uCE
PNP管电路
iB
iC
uBE
iE
uCE
iB、uBE、iC、 iE 、uCE 的极性二者相反
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2. 晶体管及放大电路基础
硅管与锗管的区别: （1） 死区电压约为
硅管0.5 V 锗管0.1V
（2） 导通压降|uBE|
（3） 放大区
i 饱和区 4 C / mA
iB= 100 μA
晶体管输入曲线详解
晶体管输入曲线详解
晶体管的输入特性曲线是描述在一定的管压降下，基极电流与基极-发射极电压之间的函数关系。
对于共射型晶体管，其输入特性曲线如下：
1. 当基极-发射极电压为0时，基极电流也为0。
2. 当基极-发射极电压逐渐增大时，基极电流也逐渐增大。
这是因为随着电压的增大，电子从基极注入到发射极的能量增大，使得更多的电子能够克服势垒，从基极注入到发射极。
3. 随着基极-发射极电压的增大，基极电流的增长速度逐渐减缓，直到达到饱和状态。
这是因为在高电压下，电子的注入速度已经达到极限，无法再增加。
4. 当基极-发射极电压继续增大时，基极电流保持不变，进入饱和区。
此时，即使电压再增大，也不会增加基极电流。
对于共基型晶体管，其输入特性曲线与共射型晶体管类似，但是增长速度更快，很快就会达到饱和状态。
需要注意的是，输入特性曲线只描述了晶体管的静态特性，而在实际应用中，还需要考虑动态特性的影响。
晶体管特性曲线测试电路
近代电子学实验之晶体管特性曲线测试电路2、锯齿波：幅度0—10V连线可调，输出极性可变。
3、阶梯波：3—10阶连线可调。
4、电压—电流变换器：0.001<=I1<=0.2(mA)，输出电流方向可变（每阶0.001<=Ib<=0.02(mA)）。
实验设计的基本原理：三极管特性曲线测量电路的基本原理：晶体三极管为电流控制器件，他们特性曲线的每一根表示当Ib一定时Vc与Ic的关系曲线，一簇表示不同Ib时Vc与Ic的关系曲线的不同关系曲线，就称为单晶体三极管的输出特性曲线，所以在晶体三极管的基级加上阶梯电流源表示不同 Ib。
在每级阶梯内测量集射极电压 Vc和集电极定值负载电阻上的电压 Vr,通过电压变换电路将 Vr换算成集电极电流 Ic, 以 Ic作为纵轴, Vc 为横轴, 在数字示波器上即可显示一条晶体管输出特性曲线。
示波器的地线与测量电路地不可相通。
即测量电路的稳压电源不能接大地。
（因为示波器外壳已接大地）晶体三极管特性曲线测量电路原理框图如下:框图在本测量电路中，两种波形的准确性直接影响到了输出曲线的好坏。
故在实验中需准确调整主要电阻电容的参数。
电阻R10右边输出的波形就是脉冲方波，之后经过U6积分后，在U6的6脚即可输出锯齿波。
电路中，R5和C1的参数会直接影响到输出锯齿波的波形好坏，所以应注意参数。
2、阶梯波产生部分电路产生阶梯波的原理：阶梯波电路如下, 十进制同步计数器 (异步清零 ) 74ls161构成八进制计数器, 将比较器 U1 输出矩形波接至其脉冲端作为触发信号,进行计数。
八进制计数器四位输出经过八位 DAC0832进行转换成八级阶梯波电压信号, 再经过放大电路进行放大。
电路中的与非门用于调节阶梯波的阶数，从而实现输出特性曲线中的曲线条数可调。
由于74ls161的输出Q0—Q3是四个数的组合，对于该电路使用二输入端与非门作为闸门控制，那么可以得到3—10阶之间的任意数字的阶梯。
晶体管的输出特性曲线分为三个工作区
0
9
u / Q212 CE V
uce (uo)
uCE /V
正半周 变平
28
小结： 放大电路中出现截止失真说明静态工作点Q太 低应减小RB, 即增大IB ；出现饱和失真说明静态工 作点Q太高应增大RB, 即减小IB
例：放大电路如图所示。已知BJT的 ß=80， Rb=300k ， Rc=2k， VCC= +12V，求
0
uBE/V
t
UBE
ube
23
IC
VCC
RC
交流负载线 直流负载线
交流负载线的作法
过Q点作一条直线，斜率为：
Q
IB= 60 IB= 40
IB= 20 UCE
VCC
1 RL // RC
24
作交流负载线 iC / mA
iC / mA
N
3
2.25
2.25
ic
1.5
1. 5
交流负载线
80
Q1
60
Q
IB = 4 0 µA
即IC的最大电流为：
ICM
VCC VCES Rc
12V 2k
6mA
此时，Q（120uA，6mA，0V），
由于 IBQ ICM
所以BJT工作在饱和区
放大电路的组成原则
(1) 为了不失真的放大交变电压信号, 必须给放大电路 设置合适的静态工作点。
(2) 在输入回路加入ui 应能引起 uBE 的变化, 从而引起
(b)
图(b)中，有静态偏
置, 但ui被EB短路，
不能引起iB的变化，
所以不能放大。
VCC 图(c)中，有静态偏置,
RB
晶体三极管输入和输出特性
注意：NPN型管与PNP型管工作原理相似，但由于
它们形成电流的载流子性质不同，结果导致各极电流
方向相反，加在各极上的电压极性相反。
IE
+
N
PN
IC
IE
+
P
NP
IC
-+ V1
IB
-+ V2
(2) 截止区：
iE=0, iB=-ICBO, ic=ICBO 晶体管呈现高阻抗状态，失去放大能力
EC ICBO
iC 截止区
击穿区 iB=iB 5 iB=iB4
iB=iB 3iB=iB
2
iB=iB1
IB = 0 的曲线以下的区域称为截 止区。IB = 0 时, IC = ICEO(很小)。对 NPN 型硅管，当UBE < 0.5 V 时，即已 开始截止，但为了使晶体管可靠截止，
4 3 2 1
截止区
1.5
IC(mA ) 饱和区
100A 80A
放大 区
3 69
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60A
40A
20A IB=0 12 UCE(V)
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三、 三极管特性曲线（讲授40分钟）
1、三极管各极的静态关系曲线
输出特性曲线：ic=f (iB,uCE)
输入特性曲线 : iB=f (uBE,uCE)
管子类型判别例 子(黑板）
输出特性三个区域的特点:
1.5
(1) 放大区：发射结正偏，集电结反偏。
即： IC=IB , 且 IC = IB
(2) 饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
晶体管的共射特性曲线电子技术
晶体管的共射特性曲线 - 电子技术晶体管的特性曲线是描述晶体管各个电极之间电压与电流关系的曲线，它们是晶体管内部截流子运动规律在管子外部的表现，用于对晶体管的性能、参数和晶体管电路的分析估算。
1、输入特性曲线输入特性曲线描述了在管压降UCE保持不变的前提下，基极电流IB和放射结压降UBE之间的函数关系，即(1) 由图1可见，NPN型晶体管的输入特性曲线的特点如下：图1 晶体管输入特性曲线（1）输入特性曲线有一个开启电压，只有当UBE的值大于开启电压后，IB的值与二极管一样随UBE的增加按指数规律增大，电流IB 有较大的变化，UBE的变化却很小，可以近似认为导通后放射结的电压基本保持不变。
硅管的开启电压为0.5V，放射结的导通电压UON 为0.6～0.7V；锗管的开启电压为0.2V，放射结的导通电压UON为0.2～0.3V；（2）当UCE=0时，集电极与放射极短路，即集电结与放射结并联，相当于两个二极管并联，输入特性曲线与二极管特性曲线相像。
当UCE=1V时，集电结处于反向偏置，内电场加强，放射区注入基区的电子绝大多数被拉到集电区，只有少数电子与基区的空穴复合形成基极电流IB。
在相同UBE下，基极电流比UCE=0V时削减，从而使曲线右移。
UCE1V以后，输入特性曲线基本上与UCE=1V时的特性曲线重合，这是因这UCE1V后，集电极将放射区放射过来的电子几乎全部收集走，对基区电子与空穴的复合影响不大，IB的转变也不明显。
所以通常UCE1时只画一条曲线。
2、输出特性曲线(2) 特性曲线如图2所示，当IB转变时，IC和UCE的关系是一组平行的曲线簇，并有截止、放大和饱和3个工作区。
图2 晶体管输出特性曲线（1）截止区IB=0特性曲线以下的区域称为截止区。
此时晶体管的集电结处于反偏，放射结电压ubeUON，也处于反偏。
集电极电流IC=0。
在电路中犹如一个断开的开关。
三极管工作在截止区时，三个电极之间的关系为：对于NPN型，VBVE；对于PNP型，VBVE；实际上处于截止状态下的晶体管集电极有很小的电流ICEO，该电流称为晶体管的穿透电流，它是在基极开路时测得的集电极-放射极间的电流，它不受IB的把握，但受温度的影响。
晶体管输出特性曲线实验报告
回零的时刻应与阶梯波跳变的时刻严格一致，否则得不到右图所示
曲线族。
②电容
C1
的充电时间为
T1=
������1������2 ������1+������2
������1ln(1
+
2������3),放电时间
������4
T2=������1������1ln(1
+
2������3)，矩形波周期
������4
在锯齿波发生电路与电阻 R14 之间，波形为较理想的锯齿波，如图 4，但经过电阻 R14 之后，波形似 乎是两个频率之比近似为 9 的锯齿波相乘的结果，如图 5.
图4
图5
阶梯波发生电路的运放输出端不与电阻 R13 相连时，也能得到较理想的阶梯波。与电阻 R13 以及被测 三极管相连时，在运放输出端与 R13 之间的测得的阶梯波已有畸变。在较高的台阶处，本应水平的部 分向下倾斜了一定的角度，即电容 C3 通过电阻 R13 和被测三极管的 B-E 极进行缓慢放电，如图 6.而 在 R13 与被测三极管之间，阶梯波已经完全消失，如图 7.
2
1. 矩形波的设计频率为 800Hz（设计过程中，并未忽略 D1 导通时 R1 的分流作用），由于电阻、电容等 器件的不精确性，以及实际二极管的正向电阻并不为零，当矩形波发生电路不与其他任何电路相连 时，其频率 f=761Hz，占空比为 5.3%，Vopp=16V.当与阶梯波和锯齿波发生电路相连时，频率 f=910Hz，占空比变为 9%，Vopp=11.6V.
回扫线，本人尝试过将 R10 变为 0（短路）以及同时加大 R10 和 R2 两种方案。这两种方案所得回扫线的形
状与特性曲线十分相似，在屏幕上的位置相当于特性曲线向下平移了一定的距离。将 R10 变为 0 得到的
晶体三极管特性曲线测试仪设计
晶体三极管特性曲线测试仪设计摘要晶体管特性曲线测试仪广泛用于科研，实验教学和工业中，论文选题具有实际意义。
本文在学习和查阅相关文件的基础上，介绍了实现一个简易晶体管伏安特性曲线测试仪基本原理和实现方案。
在系统硬件设计中，以MCS-51单片机最小系统为核心，扩展了人机对话接口、A/D转换接口；采用555振荡器实现了方波和三角波的输出信号，利用计数器74161和DAC0832产生梯形波，通过比较器LM311构成识别晶体管类型的判断。
系统的软件设计是在Keil51的平台上，使用C语言与汇编语言混合编程编写了系统应用软件；包括主程序模块、显示模块、数据采集模块和数据处理模块。
关键词：晶体管图示仪；伏安特性；单片机Crystal three transistor characteristic cure tester ABSTRACT：Transistor curve tracers used in research, teaching and industrial experiments, the practical significance of topics. In this paper, learning and access to relevant documents, based on the realization of a simple transistor introduced voltammetric curve tracers basic theory and programs.In the system hardware design to MCS-51 microcomputer as the core, extending the man-machine dialogue interfaces, A / D conversion interface; Achieved by 555 square wave oscillator and triangle wave output signal, generated using counters 74161 and DAC0832 trapezoidal wave, Constitute recognition by the comparator LM311 transistor type judgments.The software design is the platform Keil51 using C language and assembly language programming prepared hybrid system application software; Including the main program module, display module, data acquisition module and data processing module KEY WORDS: Transistor Tracer , V olt-ampere characteristics, Single slice of machine目录第1章前言 (1)1.1 设计的背景及意义 (1)1.2 晶体管及晶体管特性曲线测试仪历史及研究现状 (1)第2章晶体管特性曲线测试仪的系统设计 (3)2.1 晶体三极管原理及工作状态分析 (3)2.2 系统整体框图设计 (4)2.3 各模块方案设计与选择 (5)2.3.1 555振荡器方波和阶梯波发生模块 (5)2.3.2 晶体管放大倍数的显示模块 (5)2.3.3 电源供电模块 (6)第3章系统的硬件设计 (7)3.1 MCS-51单片机最小系统 (7)3.2 电源电路的设计 (8)3.3 AD采样电路设计 (9)3.3.1 ADC0809的内部逻辑结构 (9)3.3.2 ADC0809引脚结构 (9)3.3.3 ADC0809应用说明 (10)3.3.4 A/D电路的设计原理 (11)3.4 波形电路的设计 (11)3.4.1阶梯波与三角波产生电路 (11)3.4.2 555振荡器的管脚功能 (12)3.5 显示电路设计 (13)第4章系统的软件设计 (17)4.1 系统的软件结构图 (17)4.2数据采集电路的软件设计 (17)4.3显示电路的软件设计 (19)第5章系统的调试与测试 (21)5.1调试和测试仪器 (21)5.2 系统的调试 (21)5.3测试结果与分析 (23)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (28)附录 (29)第1章前言1.1 设计的背景及意义晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
晶体管特性曲线测试电路
近代电子学实验之晶体管特性曲线测试电路实验设计项目名称：晶体管特性曲线测试电路实验设计摘要：该电路可以实现NPN型晶体管输出特性曲线（Ic—Vce）的测试。
在晶体管的基极通入恒定的电流，在集电极加载一定的电压，集电极就会产生放大后的电流输出。
此时，便得到了晶体管的一条Ic—Vce曲线，即是晶体管的特性曲线的一条。
若往基极通阶梯波，集电极加载锯齿波，那么输出特性曲线就是一簇曲线。
该曲线可以得到晶体管的工作状态，对于研究晶体管特性静态特性有很大的用处。
搭好电路后，最终的波形将在数字示波器上显示。
实验设计目的：1、应用运算放大器产生一些基本脉冲波：矩形波、锯齿波、阶梯波。
2、熟悉掌握运算放大器运用与设计。
3、应用这些脉冲波形构成简单的晶体三极管特性曲线测试电路。
实验设计内容及要求：1、矩形波：频率为500Hz，幅度-10V—+10V。
2、锯齿波：幅度0—10V连线可调，输出极性可变。
3、阶梯波：3—10阶连线可调。
4、电压—电流变换器：0.001<=I1<=0.2(mA)，输出电流方向可变（每阶0.001<=Ib<=0.02(mA)）。
实验设计的基本原理：三极管特性曲线测量电路的基本原理：晶体三极管为电流控制器件，他们特性曲线的每一根表示当Ib一定时Vc与Ic的关系曲线，一簇表示不同Ib时Vc与Ic的关系曲线的不同关系曲线，就称为单晶体三极管的输出特性曲线，所以在晶体三极管的基级加上阶梯电流源表示不同 Ib。
在每级阶梯内测量集射极电压 Vc和集电极定值负载电阻上的电压 Vr,通过电压变换电路将 Vr换算成集电极电流 Ic, 以 Ic作为纵轴, Vc 为横轴, 在数字示波器上即可显示一条晶体管输出特性曲线。
示波器的地线与测量电路地不可相通。
即测量电路的稳压电源不能接大地。
（因为示波器外壳已接大地）晶体三极管特性曲线测量电路原理框图如下:框图在本测量电路中，两种波形的准确性直接影响到了输出曲线的好坏。
晶体三极管特性曲线
晶体三极管特性曲线1、集电极输出特性曲线和二极管一样，晶体管的特性曲线可以提供很多信息。
有许多类型的晶体管特性曲线。
集电极曲线族是最常见的曲线之一。
图10-9就是这种曲线的一个例子。
垂直轴表示集电极电流（IC），以毫安为单位；水平轴表示集电极-发射极偏置电压（UCE），以伏特为单位。
该图叫做集电极曲线族，因为它是同一个三极管在给定不同基极电流的条件下描绘的。
图10－10给出了一种电路可以用来测量一个集电极曲线族的数据的电路。
用三个表来分别测量基极电流IB，集电极电流IC，集电极-发射极电压UCE。
为了画出含有三个变量的曲线，将一个变量值固定为常数而使其它两个量改变。
对一个集电极曲线族来说，常量是基极电流。
如图10－10所示，先调整可变电阻器得到需要的基极电流，然后调整可变电源，每给定为一个UCE值，记录集电极电流的值。
接着，再改变UCE值，并记录IC的值。
在图上描出这些数据点就产生了一条IC-UCE的伏安特性曲线。
改变基极电流，重复前面的操作，就可以产生这一族中的其它曲线。
从图10-9所示的曲线可得到一些结型晶体管的重要参数。
注意到集-发极间电压对集电极电流的影响很小。
注意IB=20μA时的曲线，电压从2V到18V范围内集电极电流有多大变化？电压增加16V，电流大约增加0.3mA。
由此可见，集电极电压对电流的影响很小，仅在集电极电压很小的时候对集电极电流有影响（见图10-9中1V以下部分曲线称三机关报和区）。
由输出特性曲线图，我们定义三极管的动态电阻（也称三极管集电极输出电阻）：实际表示输出特性曲线的斜率。
对于上例可见三极管有较大的动态电阻。
你要学会利用图10-9读一些数据。
例如，当IC=10mA，VCE=4V时，求IB=?，这两个数据点在80μA的曲线上相交，所以答案是80μA。
读该图时，使用估值也是必要的。
例如，当UCE=10V，IC=7mA时，基极电流值为多少？这两个值的交点与族内的每条曲线都不相交，大约在40μA和60μA曲线之间，所以估值50μA是比较合理的。
晶体管输出特性曲线实验报告
实验题目：晶体管输出特性曲线测试电路的设计姓名：林霁澜学号：2014011144日期：2015.11.24&2015.12.1一、实验目的(1)了解测量双极型晶体管输出特性曲线的原理与方法。
(2)熟悉脉冲波形的产生和波形变换的原理和方法。
(3)熟悉各单元电路的设计方法。
(4)了解进行小型电子系统设计的一般思路和过程。
二、实验电路图及其说明晶体管共发射极输出特性曲线：晶体管共发射极输出特性曲线如图所示。
它以基极电流i B为参考变量，集电极电流i C与集电极和发射极之间的电压v CE的关系曲线。
因此，输出特性曲线既反映了基极电流i B对集电极电流i C的控制作用，同时也反映出集电极和发射极之间的电压v CE对集电极电流i C的影响。
实验参考电路框图：如图：矩形波振荡电路产生矩形波脉冲输出电压v o1。
该电压一方面经过锯齿波形成电路变换成锯齿波v o2，作为晶体管集电极的扫描电压；另一方面经过阶梯波形成电路及电压电流转换电路变换成阶梯电流，通过隔离电阻送至晶体管的基极，作为基极驱动电流。
电阻R C将集电极电流i C取样，经电压变换电路转换成与电流i C成正比的对地电压v o3，加至示波器Y输入端，将晶体管的v CE加至示波器的X输入端，则示波器屏幕上会显示出晶体管的输出特性曲线。
为了测量并且在示波器上显示晶体管输出特性曲线：1、将集电极电流i C转换为电压信号后加至示波器的Y轴输入端，集电极与发射极之间的电压v CE应为扫描信号(锯齿波)，加至X轴输入端，示波器工作在XY模式。
2、要显示基极电流i B为不同值时的一簇曲线，则i B应为逐级增加的阶梯电流。
3、为了使显示稳定，必须保证v CE与i B严格同步，即对应i B波形的每一级台阶，示波器X轴都要完成一次扫描，因此有n级阶梯电流，就会显示n条输出特性曲线。
4、为了使波形不闪烁，还需满足每一簇完整的输出特性曲线显示频率不低于50Hz。
（1）矩形波振荡电路设计参考要求：频率在1kHz以上，占空比小于10%（在输出幅度50%处测量），矩形波电压幅度为V pp≈20V（由运放产生）或V pp≈5V（由555产生）。
晶体三极管的输入输出特性曲线
晶体三极管的输入、输出特性曲线三极管的特性曲线是指三极管各极上的电压和电流之间的关系曲线，是三极管内部性能的外部表现。
从使用三极管的角度来说，了解它的特性曲线是重要的。
由于三极管有两个PN结，因此它的特性曲线不像二极管那样简单。
最常用的有输入特性和输出特性曲线两种，在实际应用中，通常利用晶体管特性图示仪直接观察，也可用图1的电路开展测试逐点描绘。
（一）输入特性曲线输入特性是指，当三极管的集电极与发射极之间电压UCE保持为某一固定值时，加在三极管基极与发射极之间的电压UBE与基极电流IB之间的关系。
以3DG130C为例，按图1实验电路测试。
当UCE分别固定在O和1伏两种情况下，调整RPl测得的IB和UBE的值，列于表1。
它的输入特性曲线，如图2所示。
为了说明输入特性，图中画出两种曲线，表示UCE不同的两种情况。
但两条线不会同时存在。
图1晶体三极管输入、输出特性实验电路图2晶体三极管输入特性曲线表1三极管输入特性数据1.当UCE = O伏时，也就是将三极管的集电极与发射极短接，如图3所示，相当于正向接法的两个并联二极管。
图2中曲线A的形状跟二极管的正向伏安特性曲线非常相似，IB和UBE 也是非线性关系。
2.当UCE=I伏时，集电结反偏，产生集电极电流IC, 在一样的UBE条件下，基极电流IB就要减小。
（图2中a点降到b 点），因此曲线B相对曲线A右移一段距离。
可见，UCE 对IB有一定影响。
当UCE>1伏以后，IB与UCE几乎无关，其特性曲线和UCE = I优那条曲线非常接近，通常按UCE = I 伏的输出特性曲线分析。
图3 UCE=O时的等效电路图4 3AX52B的输入特性曲线图4是3AX52B错三极管的输入特性，注意横坐标是一UBE,这是指PNP型错管的基极电位低于发射极电位。
可见，错管和硅管它们的输入特性曲线都是非线性的，都有“死区”, 错管和硅管相比，错管在较小的UBE值下，就可使发射结正偏导通。
2.4晶体管伏安特性曲线
2.4 晶体管伏安特性曲线各极电压与电流之间的关系-------外部特性各极电压：V BE 、V CB 、V CE ，由于V BE + V CB = V CE ，所以两个是独立的。
各极电流：I E 、I B 、I C 。
由于I B + I C = I E ，所以两个是独立的。
一、 共E 输入特性曲线共E ： 输入：I B 、V BE 。
输出：I C 、V CE 。
共E 输入特性曲线：当V CE 维持不同的定值，输入电流I B 随输入电压V BE 变化的特性1()CE B E BE V I f V =定值V BE 是自变量 I B 是因变量 V CE 是参变量 测试原理图：是一族曲线，每根都类似二极管的伏安特性曲线。
特点：（1） 当V CE = 0时，两PN 结并联，I B 较大 （2） 当V CE 从0→0.3V 时，曲线右移。
（3） 当V CE >0.3V 后，曲线基本重合（V CE 的影响很小），不完全重合的原因：基区宽度调制效应。
当V CE ↑，集电结空间电荷区宽度↑，基区宽度↓，复合几率↓，I B ↓。
实际影响很小，所以一般只画一根。
（4） 存在发射结正向导通电压V BE(on) ,类似二极管正向导通电压V D(on) 。
即发射结正向导通时，不管I B 多大，V BE = V BE(on) 基本不变（分析外电路时）。
()0.60.7:(0.60.7)BE on V N PNSi V V PN P ⎧=⎨-⎩例：如右上图求I B 。
等效电路如右下图()B B B E on B BV V I R -=（5） 反向特性 V BE <0 (NPN)发射结反偏，集电结反偏反向电流 I B =－（I EBO + I CBO ） 很小 I EBO ：发射结反向饱和电流I CI C I V V V VV BECE CECE B=0=0.3V=10V(BR)BEOCBBCCR V V I BBBBBE(o n)R V VCEBE/V饱和10V（6） 击穿特性当反向电压大到V （BR ）BEO 时，反向电流↑↑ 二、共E 输出特性曲线（P59）当I B 维持不同的定值，输出电流I C 随输出电压V CE 变化的特性2()C E CE I f V =B I 定值分四个区：放大区、饱和区、截止区、击穿区1、 放大区：发射结正偏，集电结反偏0,0BE CB V V >>()C B C E BE C E BE BE on V V V V V V =-∴>=特点：（1） 满足C B CEO B I I I I ββ=+≈，I B 对I C 有正向控制作用（2） 当I B 是等间隔时，曲线是平行等距的。
晶体管特性曲线的测量
课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：成绩：__________________实验名称：晶体管特性曲线的测量类型：___________________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.复习三极管的输入特性曲线2.掌握三极管输入输出特性曲线的实验设计方法3.通过分析特性曲线，求取三极管主要参数二、实验内容和原理1.三极管的输入特性曲线三极管在共射连接情况下，保持U CE不变，通过不断增加U BE，测得U BE与i B之间的伏安特性曲线，即为三极管的输入特性曲线。
在输入特性曲线中，U CE=0的曲线与PN结的伏安特性曲线相类似。
当U CE增大至1V的过程中，曲线逐渐右移。
当U CE从1V起继续增大，曲线近似与U CE=1V保持不变，可用任何一条曲线代替所有曲线。
2.三极管的输出特性曲线三极管在共射连接情况下，保持i B不变，通过不断增加U CE，测得U CE与i C之间的伏安特性曲线，即为三极管的输出特性曲线。
在输出特性曲线中分为三个区：截止区、放大区、饱和区。
截止区：发射结反偏，集电结反偏，i C≤I CEO，I C近似认为为0。
放大区：发射结正偏，集电结反偏。
对于硅管，UCE>0.7，对于锗管，UCE>0.3。
iC仅决定于iC，与UCE无关。
理想情况下，放大区的曲线是一族横轴的等距离平行线，iC=βiB，△iC=β△iB。
饱和区：发射结正偏，集电结正偏。
当深度饱和的时候，对于硅管，UCE=0.3，对于锗管，UCE=0.1。
三、主要实验仪器DP832A 可编程线性直流电源；MY61数字万用表；综合实验箱四、操作方法和实验步骤1.测量输入特性曲线①将三极管插入万用表的测量三极管增益系数的插口中，大致测量β的近似值。
晶体管的输入输出特性曲线详解解读
晶体管的输入输出特性曲线详解届别系别专业班级姓名指导老师二零一二年十月晶体管的输入输出特性曲线详解学生姓名：指导老师：摘要：晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
根据晶体管的结构进行分类，晶体管可以分为：NPN型晶体管和PNP 型晶体管。
依据晶体管两个PN结的偏置情况，晶体管的工作状态有放大、饱和、截止和倒置四种。
晶体管的性能可以有三个电极之间的电压和电流关系来反映，通常称为伏安特性。
生产厂家还给出了各种管子型号的参数也能表示晶体管的性能。
利用晶体管制成的放大电路的可以是把微弱的信号放大到负载所需的数值晶体管是一种半导体器件，放大器或电控开关常用。
晶体管是规范操作电脑，手机，和所有其他现代电子电路的基本构建块。
由于其响应速度快，准确性，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，包括放大，开关，稳压，信号调制和振荡器。
晶体管可独立包装或在一个非常小的的区域，可容纳一亿或更多的晶体管集成电路的一部分。
关键字：晶体管、输入输出曲线、放大电路的静态分析和动态分析。
【Keywords】The transistor, the input/output curve, amplifying circuit static analysis and dynamic analysis.一、晶体管的基本结构晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种，如图1-1(a)、(b)所示。
从三个区引出相应的电极，发射极，基极，集电极，各用“E”（或“e”）、“B”(或“b”)、“C”(或“c”)表示。
发射区和基区之间的PN结叫发射结，集电区和基区之间的PN结叫集电极。
基区很薄，而发射区较厚，杂质浓度大，PNP型三极管发射区"发射"的是空穴，其移动方向与电流方向一致，故发射极箭头向里;NPN型三极管发射区"发射"的是自由电子，其移动方向与电流方向相反，故发射极箭头向外。
电工电子学 12.晶体管的伏安特性曲线
三极管极管的伏安特性曲线
输出特性曲线：是指当基极电流 IB 为常数时，输出电路(集电 极电路)中集电极电流 IC 与集-射极电压 UCE 之间的关系曲线 IC = f (UCE ) 。
IC C B
UCE E
饱和区 IC / mA
4
3
放 2.3
21.5
大
1
区
036
100 µA
80µA
60 µA
40 µA
集电区结面积大。 （2）外部条件：
输出特 性曲线
发射结正偏，即Ube > Uon ； 集电结反偏，即Ucb>0，也
即 Uce > Ube 。
VB在B保晶证体发管射放结大正特向性偏的置基础 上来进一步研究其工作特性： 比Rb如限基制极基电极流电流IB 与基-射极 电 电 UVR变CcC极压C限E化保之电转制证U间流换B将集E的为集电I之C关电结与电间系压反集极的。的向-电关射变偏流系极化置的；电集压
20 µA
IB =0 UCE /V
9 12
截止区
第9章 二级管和晶体管
2．输出特性曲线
(1) 放大区
输出特性曲线的近 于水平部分是放大区。
在放放大大区区也称，为IC线 性 I区B 。，
因为 IC 和 IB 成正比的 关系。对 NPN 型管而 言 ， 应 使 UBE > 0， UBC < 0，此时，UCE > UBE。
称为集电极最大允许耗散功
全 PCM
率 PCM。
工
由 ICM 、U(BR)CEO 、PCM 三者共同确定晶体管的安全
ICEO
区
作
工作区。
O
U(BR)CEO UCE
晶体管特性曲线实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除晶体管特性曲线实验报告篇一：Lab3三极管特性实验报告丁俐夫实验报告课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________实验名称：_______________________________实验类型：________________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1.2.3.4.1.2.3.4.理解三极管的基本结构、工作原理与工作特性理解三极管非门电路的基本原理，会设计基本的三极管非门电路学会测量三极管非门电路的特性理解集成门电路的基本构造，学会测试集成门电路的静态逻辑功能，并测量集成门电路的特性使用万用表或multisim仿真测试三极管的特性利用三极管设计简单的非门电路，测试三极管非门电压传输的特性测量集成门电路的输入输出信号与静态逻辑功能测试集成非门电压传输的特性二、实验内容三、实验原理1.万用表判断三极管类型与极性的方法1）导通法测量类型与极性假定我们并不知道被测三极管是npn型还是pnp型，也分不清各管脚是什么电极。
首先判断哪个管脚是基极。
这时，我们任取两个电极(如这两个电极为1、2)，用万用表二极管蜂鸣档位正反向测量，再取1、3电极和2、3电极，分别正反向测量。
在这三次颠倒测量中，必然有一次正反向均不导通，这一次的两极分别为集电极（c）和发射极（e），剩下的一个管脚必然是要寻找的基极（b）。
找到基极后我们可以判断三极管的类型。
将万用表置于二极管蜂鸣档位，把红表笔接在基极上，将黑表笔先后接在其余两个极上，如果两次均导通，则为npn 型，否则为pnp型。
最后判断集电极与发射极。
对npn型二极管用二极管档位，红表笔与基极相连，把红表笔接在基极上，将黑表笔先后接在其余两个极上，有两次读数，大的一次就是发射极。
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晶体管特性曲线实验报告
无910
张昊
2009011011
一、实验目的
1、了解测量双极型晶体管输出特性曲线的原理和方法。
2、熟悉脉冲波形的产生和波形变换的原理和方法。
3、熟悉各单元电路的设计方法。
最终目的是得到下面这条曲线：
二、实验任务
设计实现一个晶体管输出特性测试电路。
基本内容：完成窄脉冲、锯齿波、阶梯波、电压电流转换电路；
选做内容1：在基本内容的基础上加装电路，能够测量双极型晶体管的输出特性；
选做内容2：选做内容1的基础上实测晶体管，测量误差小于10%；改进电路，使其能测量PNP 型晶体管。
要求：
1、矩形波频率不作严格要求，但必须高于800Hz, 占空比为4%～6%(在输出幅度50%处测量)，（输出电压幅度为V 20V或5V）。
2、电平阶梯波级数多于10 级，ΔV=1V，误差±10%。
或ΔV =0.5V，误差±10%。
三．电路及仿真分析
用multisim进行仿真分析： 脉冲波产生电路：
仿真分析结果：
输出幅度满足要求。
计算占空比约为5.2%，符合误差。
锯齿波发生电路：
幅度符合要求
阶梯脉冲发生电路：
两级差约为523mv，符合输出要求 电压电流转换电路：
仿真：
接10K电阻后电压差约为9.36mv，符合要求 减法器电路：
四．实验数据及结果：
用万用表测得为253左右
五、思考题
1、在框图（图4）中，被测晶体管发射结压降不同对测量结果会不会有影响？如果要求测量以发射结电压 为参变量的转移特性曲线，应如何修改电路？
没有影响。
电压-电流转换电路为内阻极大的电流源，转换电路的输出电流（即晶体管可以将电压阶梯波通过一个电阻连接到路和阶梯波形成电路后，产生锯齿波扫描电压和阶梯基极电流，这是为什么？如果用锯齿基极阶梯电流，可以吗？为什么？ 是一个阶梯的高度。
随v 使T 导通， T 的集电极电流使T 的基极电流进一步加大，这种正反馈作用使T ，T 迅速饱梯波振荡电路分别产生锯齿扫描电压和基极阶梯电流，就无法保证上述条件，无法正确测量。
3、在如右图所示的阶梯波产生电路中，在节点3与地之间加一个阻值为2R 的电阻，导 仅Q3为高电平时，从3往右看等效电阻为R，3节点电压为VOH/3；仅Q2为高电平时，从3往左看等效电阻为R，2往右看等效电阻为2R，可解得3节点电压为1/2*VOH/3=VOH/6；即有：
Q Q Q Q 的基极输入电流）受负载影响极小，可以忽略。
测量发射结电压v BE 为参变量的转移特性曲线，晶体管基极即可，即是对v BE 进行扫描，其余不变。
2、在框图中，使用一个矩形波振荡电路产生矩形脉冲，矩形脉冲分别经锯齿波形成电波振荡电路和阶梯波振荡电路分别产生锯齿扫描电压和 矩形波处于低电平时，积分电路对其积分，由于输入电压恒定，输出电压呈线性增长。
当矩形波的脉冲处于高电平时，电容迅速放电，使输出电压迅速回到0 附近，由于矩形波的占空比很低，这一部分可以忽略，从而可以将输出视为锯齿波。
在输入信号为高电平时，对C 充电，由于充电回路中的等效电阻（二极管）的导通电阻很小，充电很快完成。
当输入信号为低电平时，C 通过两个二极管放电，电流中流向运放分支的电流即是电容C 的充电电流，于是C 上产生一个电压增量，也就着的增加，晶体管T 的发射极电压上升，超过阈值时导通，其集电极电流注入T 的基极，和，电容C 通过T ，T 迅速放电，使v 回到0，形成阶梯电压输出。
用矩形波来产生锯齿波和阶梯波，是为了频率严格的一致，如果用锯齿波振荡电路和阶推该节点电压 和 ， ， ， 的关系。
类似，Q1高时3节点电压为VOH/12，Q0高时为VOH/24。
v P V OH 24
4、如图1，放大区特性曲线的斜率很小，表明管的输出电阻 很大，为了真实地反映 大小，即最大限度地减小测试电路对所测特性曲线斜率的影响，应如何设计电路中的电压变换电路？
应该尽量使分显示出来的得特性曲线中平缓的部，这就要求v CE 的范围尽可能大，所以集电极电的阻值？
值过大会造成运放饱和，从而造成曲线数目很少。
可根据下式确定其最大值：
R C V I C
阻R C 不能太大。
而且为了减小影响，应尽量增大电压变换电路（即减法电路）的输入电阻，采用运放构成的减法器电路就可以满足响应要求。
5、应如何选取晶体管集电极负载和电流的取样电阻 R C 根据实验说明，为了测量的输出曲线的条数足够多，晶体管集电极的负载电阻不可过大，实验中用了5.1K。
6、如果要求设计测量PNP 型晶体管的输出特性曲线的电路，电路框图应当进行哪些修改？
输入均应取反，
并将发射极与集电极位置互换。
锯齿波可以通过添加反相器获得，阶梯波可以通过将电压-电流转换电路中运放同反相输入端互换获得。
7、在实验中发现示波器在显示晶体管输出特性曲线的图形时有回扫线，这是什么原因？应如何解决？
输出特性曲线上出现回扫线，是因为锯齿波下降沿较宽的缘故。
可以通过两种方法加以等待下一周期输入，或改变矩形波发生器，使矩形波占空比进一步减小，以降低锯齿波下降沿宽度。
晶体管各端口解决：减小放电回路的时间常数，使得电容更快完成放电为0，。