三极管伏安特性测量

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.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V CE一定时，输入回路中，V BE和I B之间的关系，即

I B=ƒ(V BE)|VCE=常数

V CE=0V

V CE增长时

V CE>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

I C=ƒ(V CE)|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I B≤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V BE≤0，V CB>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，VBE≈0.7V，而集电结也由反偏转为正偏（V CB=V CE-V BE≤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)V CE=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V BE，再测量R b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V BE和I B数据记录并作出图。

电路图连接如下：

V CE=0V时仿真输入特性曲线如下图：

2)V CE=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V BE，再测量R b两端电压，用欧姆定律换算得到基极电流I B

3.重复上述步骤，测得多组V BE和I B数据记录并作出图。

电路图连接：

V CE=1V仿真输入特性曲线如下图：

3）将V CE=0V和V CE=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V CE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）I B=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I B=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V CE，再测量R c两端电压，用欧姆定律换算得到集电极电流I C

4.重复第三步，测得多组V CE和I C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）I B=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I B=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V CE，再测量R c两端电压，用欧姆定律换算得到集电极电流I C

4.重复第三步，测得多组V CE和I C数据记录并作出图。

电路连接如下图：

仿真I B=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：

根据表格数据作出图像

根据表格数据作出图像得

c)将V CE=0V和V CE=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) i b=16uA

b) i b=40uA r c=270Ω

作出图像得

c)将i b=16uA和i b=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100kΩ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。100kΩ电阻，IB的最大值为（5-0.7）V / 100kΩ = 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=100kΩ。

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有一定的可调范围，例如i b=16uA时，用的是

2.4kΩ的电阻，由实验前测量得放大系数β=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×2.4kΩ=7.68V，则VCE可调范围是0~7.32V，可以满足实验需要。

2)放大系数β

实验前直接用万用表测得晶体管放大系数β=200

再由实验数据间接测量得到β=192~197基本吻合

七、讨论、心得

思考题