晶体管特性曲线

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，