实验三 光电三极管特性测试及其变换电路模板
电路实验三极管特性的测试
一、实验目的
１、掌握三极管的输入输出特性及其测试方法。 ２、学会绘制三极管的输入输出特性曲线。
二、实验原理
晶体管的伏安特性曲线是描述三极管的各端电流与两 个PN结外加电压之间的关系的一种形式，其特点是能直 观，全面地反映晶体管的电气性能的外部特性。 三极管电路分共射级、共基极和共集电极电路（本实 验主要介绍共射级电路）。现介绍以ＮＰＮ型三极管共射 级接法时的特性曲线，测试线路如图１所以。
图２ 三极管 输入特性曲线
２、三极管的输出特性曲线
图３是三极管的输出特性曲线。从图中可以看出，当 iB变化，iC与uCE的关系曲线就会移动，因此三极管的输出 特性是一簇曲线。集电极电流iC与集电极电压uCE之间的关 系可以用如下函数表示：
图３ 三极管 输出特性曲线
三、实验内容
１、三极管输出特性的测试
图１ 三极管特性曲线的测试线路来自１、三极管输入特性曲线
图2是三极管的输入特性曲线，它是指当集电极电压与 发射极电压uCE是常量时，输入回路中基极电压uBE与基极 电流之间iB的关系。在室温条件下，输入特性曲线受uCE的 影响，uCE增加，输入曲线向右移动。但是当uCE＞1V时， 虽然uCE增加，但是特性曲线基本保持不变。一般情况下 满足uCE＞1V的条件，所以我们通常使用uCE＞1V时的特 性曲线。
表１
uCE=3V uR（V） ic（mA） iB =uR/R（mA） 1.0 3.0 5.0
uCE=5V 1.0 3.0 5.0
四、实验器材
１、实验箱 ２、数字万用表 ３、单级、多级负反馈实验电路板 ４、导线若干
结束！
按图４所示连接线路，图中U1、U2由实验箱直流信号源提供。 调节U2，使其电压为３Ｖ，即uCE＝３Ｖ不变，然后调节U1，使 得电阻Ｒ上的电压为1.0Ｖ，即可得基极电流iＢ=uR/R=1.0mA，然后 测量ic，填入表１中，按表１中数据进行测量，测量完后绘制三极管 输出特性曲线。
三极管伏安特性模电实验报告
三极管伏安特性模电实验报告实验目的：通过实验测量三极管的伏安特性曲线，了解三极管的工作原理，掌握三极管的基本特性。
实验原理：三极管的伏安特性是指当三极管的电压和电流之间的关系。
在实验中，通常固定集电极电流，改变基极电流或者基极电压，然后测量集电极电压与基极电流之间的关系。
实验仪器和器件：1.三极管（NPN型）2.直流稳压电源3.电流表4.电压表5.可变电阻6.万用表7.连接线8.芯片插座实验步骤：1.用线剪剪断一根连接线，分别剥开两端的绝缘层，用鳄鱼夹固定在实验台上；2.将一个面展平的三极管插座的三脚插在C元件插孔中，将三极管的三脚依次插在插座的基极孔、发射极孔、集电极孔中；3.在直流电源的正极插座上连接一根连接线，用鳄鱼夹固定在实验台上，保证连接线与N元件插孔中的发射极短路；4.在直流电源的负极插座上连接一根连接线，用鳄鱼夹固定在实验台上，保证连接线与N元件插孔中的集电极短路；5.将三极管上的所有脚依次连接到插座上，记得线连接螺丝不能固定太紧，防止压伤三极管；6.将基极极不连接到插座上，将限流电阻调至0Ω，基极之间的电流极润，可以通过电流表测量；7.将限流电阻调至无穷大Ω，待840V，将基极与插座上的基极连接，此时三极管处于切断状态；8.调节限流电阻至1Ω，将基极与插座上的基极断开，此时电流为0；9.调整限流电阻的值，逐渐增加基极电流，重复测量集电极电压与基极电流之间的关系；10.绘制伏安特性曲线。
实验结果和数据处理：根据实验测量的数据，我们可以绘制得到三极管的伏安特性曲线。
从伏安特性曲线可以观察到三极管的基本工作状态：切断状态、饱和状态和放大状态。
切断状态下，基极电流为0，集电极电流也为0，集电电压为最高；饱和状态下，基极电流较大，集电电流也较大，集电电压较低；放大状态下，基极电流较小，集电电流较大，集电电压较低。
经过实验，我们还可以得到三极管的一些基本参数，如静态工作电流(IC)、饱和电压(VCEsat)等。
仿真实验--三极管特性仿真实验
仿真实验二 三极管输入特性与输出特性仿真实验1. 实验题目三极管输入特性与输出特性仿真实验2. 实验目的和要求掌握Multisim 10的基本使用方法；通过仿真，验证三极管的输入特性与输出特性及主要参数。
3. 实验平台Multisim 10和Excel 软件4. 实验内容(1) 三极管输入特性 (2) 三极管输出特性5. 实验原理三极管的输入特性：()|B BE CE I f U U ==常数 三极管的输出特性：()|C CE B I f U I ==常数6. 实验步骤6.1 三极管输入特性图1 三极管输入特性测试示意图图2三极管输入特性测试仿真图第1步：调节R2的值使得XM015显示接近2V ，改变R3的阻值(即百分比)，将测得的B i 与BE V 填入表1。
第2步：调节R2的值使得XM015显示接近5V ，改变R3的阻值(即百分比)，将测得的B i 与BE V 填入表1。
第3步：用Excel 对第1步和第2步中的数据进行曲给拟合，得到()|B BE CE I f U U ==常数的曲线图。
表16.2 三极管输出特性图3三极管输出特性测试示意图图4三极管输出特性测试仿真图第1步：调节R1的电阻值，使0B i =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。
第2步：调节R1的电阻值，使20B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。
第3步：调节R1的电阻值，使40B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。
第4步：调节R1的电阻值，使60B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。
第5步：调节R1的电阻值，使80B i uA =；按表2中的电压值调节V1的输出电压值，并将测得的C i 与CE V 填入表1中。
实验三 光电三极管特性测试及其变换电路
实验三光电三极管特性测试及其变换电路实验目的、学习掌握光电三极管的工作原理2、学习掌握光电三杨管的基本特性掌掘光电三极管特性测试的方法4、了解光电三极管的基本应用二、实验内容1、光电三极管光电流测试实验2、光电三极管伏安特性测试实验3、光电三极管光电特性测试实验4、光电三极管时间特性测试实验5、光电三极管光谱特性测试实验三、实验仪器1、光电器件和光电技术综合设计平台1台2、光源驱动模块1个3、负载模块1个1、光通路组件1套5、光电三极管及封装组件1套6、2#迭插头对(红色，50cm) 10根7、2#迭插头对(黑色，50cm) 10根8、示波器1台四、实验原理光电三极管与光电二极管的工作原理基本相同，工作原理都是基于内光电效应，和光敏电阻的差别仅在于光线照射在半导体PN结上，PN结参与了光电转换过程。
光敏三极管有两个PN结，因而可以获得电流增益，它比光敏二极管具有更高的灵敏度。
其结构如图3-1 (a)所示。
当光敏三极管按图3-1 (b) 所示的电路连接时，它的集电结反向偏置，发射结正向偏置，无光照时仅有很小的穿透电流流过，当光线通过透明窗口照射集电结时，和光敏二极管的情况相似，将使流过集电结的反向电流增大，这就造成基区中正电荷的空穴的积累，发射区中的多数载流子(电子)将大量注人基区，由于基区很薄，只有一小部分从发射区注入的电子与基区的空穴复合，而大部分电子将穿过基区流向与电源正极相接的集电极，形成集电极电流。
这个过程与普通三极管的电流放大作用相似，它使集电极电流是原始光电流的(1+B )倍。
这样集电极电流将随入射光照度的改变而更加明显地变化。
在光敏二极管的基础上，为了获得内增益，就利用了晶体三极管的电流放大作用，用Ge 或Si单晶体制造NPN或PNP型光敏三极管。
其结构使用电路及等效电路如图4所示。
光敏三极管可以等效一个光电二极管与另一个-般晶体管基极和集电极并联:集电极基极产生的电流，输入到三极管的基极再放大。
三极管的特性曲线实验
实验目的•测试三极管的输入和输出特性并绘制特性曲线小灯泡的伏安特性测试电路图集电极基极b发射极思考探究...1.R1和R2有什么作用2.电流表电压表如何选取？uAv mA实验电路图Kmv实验器材1.万用表2.直流稳压电源 6.直流微安表7.直流毫安表5.直流毫伏表 3.滑动变阻器4.电阻箱v BE i B o 实验方法：控制变量法，描点法v CEi c o 以输出口电压v CE 为参变量，反映i B 和v BE 的函数关系()|CE B BE v Ci f v ==以输入口电压v BE 为参变量，反映i C 和v CE 的函数关系()B C CE Ii f v ==常数实验总结v BEi Bv ON v BE I I B2V CE =0V V CE =3V V CE =1V 1.共射输入特性曲线门坎电压当Vbe 一定时，随着Vce 的增大，Ib 减小2. 输出特性I B 20μA 40μA 60μA 80μA 100μA I C (mA )U CE (V)9O 放大区解惑：晶体管放大的过程，实际上是指小信号控制大信号的过程。
而不是小信号独自生成大信号的过程。
所被控制放大信号的能量是由电源提供的。
而且晶体管本身也有能量的损耗。
（1）三极管具有电流放大能力，通过一定的电路还可形成电压放大能力。
换言之，三极管具有功率放大能力，这是否违背能量守恒定律？为什么？（2）测量输出特性的实验中，为什么当Uce接近零时，ib会有明显变化？（3）麦克风，音响，那么他们的放大功能对应输出曲线上的哪一区域？？？。
运用光电三极管原理设计光电开关实验方案
光电开关可以输出多种形式的开关量信号 ，如NPN、PNP、常开、常闭等，方便与 不同控制系统的接口连接。
04
实验方案
实验器材准备
光电三极管：选择适当型号的光电三极管，具 有高灵敏度和快速响应特性。
01
电源：为光电三极管和光源提供适当的电 压和电流。
03
02
光源：使用LED或激光器等光源，提供稳定 的光照条件。
最终输出开关控制信号。
实验数据分析
在实验过程中，我们记录了不同光照条件下的光电三极管 输出信号，并对其进行了详细的分析。实验结果表明，该
光电开关具有较高的灵敏度和稳定性。
实验不足与改进方向
不足之处
实验环境较为理想化，未考虑实际应 用中可能存在的干扰因素，如环境光
、温度变化等。
对于某些特殊光照条件（如强光、弱 光等），光电开关的性能表现可能不 够理想。
结果
03
讨论实验中遇到的问题、解决方案以及实验的局限性
和改进方向
02
光电三极管原理
光电三极管结构
01
02
03
基极
光电三极管的基极通常由 光敏材料制成，负责接收 光线并产生光电流。
发射极
发射极是光电三极管的电 流输出端，与基极之间形 成电流通路。
集电极
集电极是光电三极管的电 流输入端，与发射极之间 通过负载电阻连接。
重复性测试
在相同实验条件下进行多次测量，结果表明 光电三极管的输出稳定性良好，具备较高的 可重复性。
实验结论
01
光电三极管原理验证
通过实验结果分析，验证了光电三极管能够将光信号转换为电信号的原
理，为后续的光电开关设计提供了理论支持。
02
实验数据与理论预期相符
高二物理竞赛课件测量三极管特性的实验线路
V UCE
+ EC
输出回路 –
+– –
–
EB 共发射极电路
负载
信 号 源
共发射极基本电路
当UCE UBE时，三极管工作于 饱和状态 在饱和区，IB IC，
发射结处于正向偏置，集电结也处于 正偏。
1
20A 深度饱和时，（开关闭合）
IB=0
O 3 6 9 12 UCE(V)
截止区
四、主要参数 表示三极管特性的数据称为三极管的参数，三极
管的参数也是设计电路、选用三极管的依据。
1. 电流放大系数有 ，
值下降到正常值的三分之二时的集电极电流即ICM
5. 集-射极反向击穿电压U(BR)CEO 当集—射极之间的电压UCE 超过一定的数值时，三 极管就会被击穿。手册上给出的数值是25C、基 极开路时的击穿电压U(BR) CEO。
6. 集电极最大允许耗散功耗PCM PCM取决于三极管允许的温升，消耗功率过大，温 升过高会烧坏三极管。
20A 偏置、集电结处于反向偏置，三 IB=0 极管工作于放大状态
12 UCE(V)
（2）截止区
IB = 0 以下区域为截止区，有 IC 0 。 在截止区发射结处于反向偏置，集电结处于反向偏置，三极管工
作于截止状态。（开关断开）
IC(mA )
饱4 和 区3
2
100A
80A 60A 40A
（3）饱和区
测量三极管特性的实验线路
测量三极管特性的实验线路
IC
mA
IB
+
A
RB
+
V UBE + 输– 入回–路
V UCE
+ EC
输出回路 –
实验三三极管输入输出特性测试
实验三三极管输入输出特性测试（二）一、实验目的通过对三极管输入回路和输出回路电压和电流的测量，得到三极管的输入特性和输出特性数据。
了解三极管的放大功能，认识三极管放大信号的特征（比较基极电流Ib和集电极电流Ic）。
二、实验原理三极管外部各极电压和电流的关系曲线，称为三极管的特性曲线，又称伏安特性曲线。
它不仅能反映三极管的质量与特性，还能用来定量地估算出三极管的某些参数，是分析和设计三极管电路的重要依据。
对于三极管的不同连接方式，有着不同的特性曲线。
应用最广泛的是共发射极电路，可以采用传统的逐点法测量，其基本测试连线电路如图-1所示。
图-1 三极管输入、输出特性曲线测量连线图输入特性曲线在三极管共射极连接的情况下，当集电极与发射极之间的电压维持固定值时，和之间的一簇关系曲线，称为共射极输入特性曲线，如图-2所示。
图-2 三极管的输入特性曲线三极管输出特性曲线是指以三极管的基极电流b I 维持固定值时，测量集电极、发射极之间电压与三极ce U 管集电极电流的关系曲c I 线。
曲线如图-3所示。
图-3 三极管的输出特性曲线三、实验内容实验目的：通过对三极管输出回路电压和电流的测量，认识三极管的输出特性。
弄清三极管放大信号的特征是电流放大（对比基极电流Ib 和集电极电流I c ）。
实验内容与规划：要组建一个三极管输出回路便于测量回路中的电压与电流的变化数据。
（注意点：测量三极管输出回路时，三极管的输入回路电流Ib 要固定，否则影响输出回路的测量）大家先准备好实验方案，上课用15分钟来讨论定案。
实验结束后关注基极电流Ib 和集电极电流I c 的关系。
实验电路图：V11VR1100RRV1100Q12N3392R2100RV21V+88.8Volts+88.8Amps数据记录：Ib=20uA Uce1 0.361 0.489 0.98 2.01 2.97 3.44 4.05 5.01 Ic1 3.168 3.321 3.342 3.541 3.548 3.55 3.561 3.574 Ib=40uA Uce2 0.18 0.531 0.914 2.045 3.025 4.32 4.65 5.125 Ic2 5.686 6.572 6.648 6.687 6.786 6.927 7.032 7.168 Ib=60uA Uce3 0.328 0.522 0.885 1.942 2.98 4.121 4.776 5.064 Ic3 8.756 10.085 10.269 10.604 11.062 11.189 11.201 11.229曲线图：数据处理：①：ΔIc/ΔIb=161.88②：ΔIc/ΔIb=193.06四、心得体会1、一开始就忘记测0的时候的数据，之后只有默认为0，下次一定要注意。
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西南交通大学光电专业实验报告
学号：2015114XXX 姓名：XXX 班级：光电X班组号：X 同组人(姓名/学号)：实验名称：光电三极管特性测试及其变换电路本次实验是本学期你所做的第X 个实验实验日期：2018 年 6 月X 日讲指导教师/报告箱号：
极管C极对应组件上红色护套插座，已极对应组件上黑色护套插座。
(4)打开电源，缓慢调节光照度调节电位器，直到光照为3001x (约为环境光照)，缓慢
光照3001x时的光电流。
(5)实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。
2、光电三极管光照特性测试
(1)组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连(红为正极，黑为负极)，将光源驱动及信号处理模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
(2)将开关S2拨到“静态”。
(3)按图3-3所示的电路连接电路图，直流电源选用0-15V可调直流电源，负载RL选择RL=1K欧。
(4)将“光照度调节”旋钮逆时针调节至最小值位置。
打开电源，调节直流电源电位器，直到显示值为6V左右，顺时针调节该旋钮，增大光照度值，分别记下不同照度下对应的光生电流值、填入表1。
若电流表或照度计显示为“1__”时说明超出量程，应改为合适的量程再测试。
(5)调节直流调节电位器到10V左右，重复述步骤(4)，改变光照度值，将测试的电流值填入表2
(6)根据上面所测试的两组数据，在同一坐标轴中描绘光照特性曲线并进行分析。
(7)实验完毕，将光照度调至最小，直流电源调至最小，关闭电源，拆除所有连线。
3、光电三极管伏安特性
实验装置原理框图如图3-4所示。
(1)组装好光通路组件，将照度计与照度计探头输出正负极对应相连(红为正极，黑为负极)，将光源驱动及信号处理模块上J2与光通路组件光源接口使用彩排数据线相连。
(2)将开关S2拨到“静态”。
(3)按图3-4所示的电路连接电路图，直流电源选用0-15V可调直流电源，负载RL选择RL=2K欧。
(4)打开电源顺时针调节照度调节旋钮，使照度值为200Lx，保持光照度不变，调节电源电压电位器，使反向偏压为0V、IV、2V，4V、6V、8V、10V、12V时的电流表读数，填入表3，关闭电源。
(注意:直流电流不可调至高于30V,以免烧坏光电三极管)
(5)根据上述实验结果，作出200Lx照度下的光电三极管伏安特性曲线。
(6)重复上述步骤。
分别测量光电三极管在100Lx和500Lx照度下，不同偏压下的光生
择RL=1K欧。
(4)按如图3-6连接电路图，E选择0-15V直流电源，RL取RL=100K欧。
(5)打开电源，缓慢调节光照度调节电位器到最大，通过左切换和右切换开关，将光源。