晶体管输入输出特性曲线测试电路实验报告
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。
晶体管的输入输出特性曲线详解
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。
晶体管的输入输出特性曲线详解
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。
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。
晶体管输出特性及静态工作点的测量
浙江万里学院实验报告课程名称：电子技术基础 实验名称：晶体管输出特性及静态工作点的测量专业班级：计算机164 姓名：林文辉 学号：2016011147 实验日期：2017.9.25一、实验目的：1．掌握三极管输出特性曲线的2．掌握放大电路静态工作点的调整方法及其对放大电路性能的影响。
3．学习掌握protues 常用器件和仪表的使用。
二、实验内容：（写出实验过程、步骤、结果、截图） 三 实验内容及步骤（一）晶体管的输出特性曲线晶体管，当基极电流I B 为常数时，集电极电流与I C 集射间电压U CE 的关系称为输出特性。
函数式为I C =f(U CE )|I B =常数当IB 改变时，可以得到对应的一簇曲线，这些曲线直接反映了晶体管的性能参数，是分析和设计放大电路的依据。
以NPN 型低功耗三极管2N3393为例，测试其输出特性曲线，搭建电路如图所示。
（1） 器件的选取如下表1。
选取器件完成仿真电路图，并进行相应的修改。
可以双击图表修改。
（1）元件：直流电源（DC ）；三极管（diode ）；终端接地（ground ）；电流探针（current probe ）,分析图表（TRANSFER ）✧ 选图标，点击P ，选择三极管（Transistors-Bipolar-2N3393）。
✧ 在电路中添加直流仿真电压源。
点击，选择DC 并放置，双击修改GeneratorName 。
✧ 在电路中添加直流仿真电流源。
点击，选择DC 并放置，双击，属性项改为CurrentSource ，修改Generator Name 。
✧ 点击图标，放置地（GROUND ）。
✧点击直流信号源，在编辑框中点选manual Edits?如下图。
✧点击加入电流探针。
直接将探针搭在被测支路上，注意调整电流方向✧点击放置TRANSFER，选中，在适当位置拖动，点击左键放置，用于观察变化量的变化过程。
（2）双击分析图表，对ib，uce的范围进行设置，如下图所示。
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
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实验题目：晶体管输入输出特性曲线测试电路的设计
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学号：
姓名：
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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与方法
3. 熟悉各单元电路的设计方法
二、实验电路图及其说明
晶体管共发射极输出特性曲线如图所示，它是由函数i c=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）。
阶梯波有多少级就会显示出多少条输出特性曲线。
另外，每一整幅图形的显示频率不能太低，否则波形会闪烁。
选作：晶体管特性曲线数目可调：
主要设计指标和要求：
1、矩形波电压（V O1）的频率f大于500Hz,误差为±10Hz，占空比为4%~6%，电压幅度
峰峰值大约为20V。
2、晶体管基极阶梯波V O3的起始值为0，级数为10级，每极电压0.5V~1V。
3、晶体管集电极扫描电压V O2的起始电压为0V，幅度大约为10V。
三、预习
理论计算：电路设计与仿真：
1.矩形波电路：仿真图如下：
2.锯齿波产生电路：仿真图如下：
波形如下：
3.阶梯波产生电路：仿真如下：
波形如下：
4．电压电流转换电路：
电压相减电路：
实验总体电路：
示波器波形仿真结果：
四、实验数据整理与分析
1.三种波形：
矩形波：
锯齿波：
阶梯波：
老师签字：
2.输入输出特性曲线：
选作：
5条：
10条：
五、实验总结
1.本次实验为模拟电路的综合设计实验，但是，虽然为综合性实验，其本质还是以分块设计的小电路为主，比如矩形波发生电路、锯齿波发生电路、阶梯波发生电路、电压变换电路等等。
所谓的综合性是以实现各个分立电路的功能为基础的。
比如：锯齿波和阶梯波都必须依赖于矩形脉冲波的输入，首先矩形脉冲波的幅度和占空比必须符合要求，其次才能使其它电路满足要求。
同时整个电路的完成又是靠各个分立电路的协调匹配来实现的。
如果某个电路出现问题，势必会影响到其它电路和整个测试电路。
2.虽然各个分立电路对整体电路起着至关重要的作用，但是即使每个分立电路独力工作正常，整个电路也未必会工作正常，因为这里面还涉及到电路间的匹配和连接，如果某个电路的允许输入阻抗和另一个电路的输出阻抗之间差异太大，则会严重影响分立电路的功能。
比如本次实验中，阶梯波与晶体管的基极输入端之间的连接电阻，对晶体管的直流工作点调节起着至关重要的作用，如果该电阻阻值选取不当，则会造成很多影响（比如输出特性曲线成为贴在一起的竖直一簇）。
3.实验过程中，如何合理的安排面包板上电路布局和如何插线是非常值得注意的。
可以充分利用导线的颜色来区分节点，比如：正向电源接红色导线、反向电源接黑色导线、接地端接白色导线、输出端接绿色导线等等。
4.检查电路时要注意对电路原理的理解，否则电路排错将无从下手，此外，注意更换二极管，确保二极管输出波形正常。
六、书后思考题解答
（1）在图3.38所示电路中，被测晶体管发射结的压降不同对测量结果会不会产生影响？如果要求测量以发射结电压vBE为参变量的输出特性曲线，电路应如何修改？
解：由于电压—电流转换电路可视为恒流源，恒流输出，因此发射结的压降vBE 不同不会影响基极电流IB，即对测量结果不会产生影响。
如果要求测量以发射结电压vBE为参变量的输出特性曲线，应在发射结加阶梯电压，即将阶梯波产生电路直接接在晶体管基极上。
（2）在图3.38所示的电路中，使用一个矩形波振荡电路产生矩形脉冲，分别经锯齿波形成电路和阶梯波形成电路产生锯齿扫描电压和阶梯基极电流，这是为什么？如果用锯齿波振荡电路和阶梯波振荡电路分别产生锯齿扫描电压和阶梯基极电流，这样设计可以吗？为什么？
解：使用一个矩形波振荡电路激发产生锯齿波和阶梯波是为了使锯齿波和阶梯波的频率配合严格一致。
由于阶梯波控制基极电流，锯齿波控制集电极电压，锯齿波经过一个周期时阶梯波应提高一级阶梯，这样才能在示波器上显示清晰稳定的输出特性曲线。
如果产生锯齿扫描电压和阶梯基极电流，两者的频率很难严格配合，即使稍有差别输出特性曲线波形也会不稳定。
因此不能分别产生。
（3）在图3.38所示的电路中，RC为集电极电流的取样电阻，也是被测管的集电
极负载电阻，应如何选取的RC阻值？
解：由于RC为集电极电流的取样电阻，为了在示波器上显示足够宽的波形，应使RC上电压较大，因此应使RC较大；又由于RC是被测管的集电极负载电阻，如果RC太大，在比较小的IB时ICRC已经很大，使晶体管饱和，输出特性曲线的条数太少。
因此，RC的选取应兼顾以上两方面，选取适中的阻值。
（4）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？
解：回扫线是由于锯齿波的下降段时间过长导致的，具体说来是由于锯齿波产生电路中电容放电不够快造成的。
可以通过减小放电回路的等效电阻阻值来减小放电时间常数，从而加快放电，使锯齿波的下降段时间减小，消除回扫线。
七、课件思考题解答
1.为何要求矩形波频率不能太低，占空比不能太大？
解：矩形波频率太低，容易造成波形闪烁，不能看到稳定的波形；占空比太大，容易造成锯齿波的波形不明显，容易造成输出普通三角波的情况。
2. 锯齿波产生电路中R2阻值远小于R1为什么？
解：电容通过R2支路充电，通过R1支路放电，由于是反相输入，充电时Vo是下降的，只有在R2阻值远小于R1时，才能使电容充电时间远小于放电时间，从而产生锯齿波。
3. 电压相减电路中为了测量的晶体管输出特性曲线的条数足够多，RC不可过大为什么？
解：由于RC是被测管的集电极负载电阻，如果RC太大，在比较小的IB时IC*RC 已经很大，使晶体管饱和，使输出特性曲线的条数太少。
4. 由于晶体管的输出电阻rce很大，为了最大限度地减小测试电路对所测特性曲线的影响，应尽量加大电压相减电路的输入电阻为什么？
解：电压相减电路的输入电阻越大，则ic能更多的流入到该电阻，使输出特性曲线斜率不会过大。