晶体管静态特性曲线分析

晶体管静态特性曲线分析
一、仿真目的
以三极管2N2222为例，运用Multisim对三极管的输入输出特性进行分析。

1）参照图一构建用于分析晶体管特性特性曲线的仿真电路。

2）参照图二，以Uce为参变量，通过仿真分析画出输入特性曲线Ube—I b.。

3）参照图三，以ib为参变量，通过仿真分析画出输出特性曲线Uce—Ic 二、仿真要求
1）设计出用于分析NPN型晶体管输入输出特性的电路；
2）按要求选择合适的软件工具画出输入输出特性曲线，并对仿真进行总结分析，即：运用Multisim完成性能仿真,再选用自己熟悉的画图工具完成曲线绘制。

探索用Multisim仿真软件中的参数扫描功能，直接获取晶体三极管的特性曲线的方法。

若能成功，,这应该是最直接最准确的好方法。

三、仿真电路图
四、仿真过程
静态工作点的设定
由图可知，晶体管处于放大状态，基本符合实验要求。

输入特性曲线：
将c极滑动变阻器调为0时，Uce近似与导线并联，约等于0，此时改变基极滑动变阻器可得到不同的Ube与Ib的值。

如图，令Uce=0V，1V，10V（0V操作简单，忘保存图了）
得到的Ube与Ib的值以及关系曲线分别为：
分析：
输入特性曲线描述了在关押将Uce一定的情况下，基极电流Ib与发射结压降Ube之间的函数关系。

Uce=0V时，发射极与集电极短路，发射结与集电结均正偏，实际上时两个二极管并联的正向特性曲线。

Uce>1时，Ucb=Uce-Ube>0，集电结进入反偏状态，开始Uce>1V 收集载流子，且基区复合减少，特性曲线将向右稍微移动一点，Ic/Ib增大，但Uce再增加时，曲线右移很不明显。

输出特性曲线：
将基极限流电阻调至很大（例如1M欧）时，基极电流Ib很小，近似约等于0。

令Ib分别=0uA,20uA,40uA,10mA：
得到的Uce与Ic的值以及关系曲线分别为：
说明：当Ib=10mA时，晶体管进入饱和区，Ic过大，若在图中画出就会看不到另几条曲线。

分析：
输出特性曲线描述的时基极电流Ib为一常量时，集电极电流Ic与管压降Uce之间的函数关系。

输出特性曲线可分为三个工作区域，在饱和区内，发射结和集电结均处于正向偏置。

Ic 主要随Uce增大而增大，对Ib影响不明显，即当Ube增大时，Ib随之增大，但Ic增大不大。

在饱和区内，Ic和Ib不再满足电流传输方程，即不能用放大区中的β来描述Ic和Ib的关系，三极管失去放大作用。

在放大区内，发射结正向偏置，集电结反向偏置，各输出特性曲线近似为水平的直线，表示当Ib一定时，Ic的值基本不随Uce而变化。

此时表现出Ib对Ic的控制作用，Ic=βIb。

三极在放大电路中主要工作在这个区域中。

一般将Ib<=0的区域称为截止区，由图可知，Ic也近似为零。

在截止区，三极管的发射
结和集电结都处于反向偏置状态。

下图摘自网络，用于分析更为清晰：
分析与总结：
分析已在仿真过程中叙述。

总结：该仿真实验采用的手动调节滑动变阻器来达到仿真目的，过程繁杂且耗时，因为在思考用参数扫描方法时，遇到了如下问题：1、最主要的问题是参数扫描功能无法扫描滑动变阻器，可用固定电阻来实现扫描功能，但是输出参数中没有Ube以及Uce，无法直接得到晶体管输入输出曲线。

2、当改变任意一个滑动变阻器时，电路中的所有原件的电流电压值都会改变，无法直接定量分析，若要同时调节两端滑动变阻器可实现定量分析，在咨询老师后，老师提示只需将初始值设置好即可，少量变化可忽略不计。

3、将电路中的电阻都去掉后可通过直流扫描功能直接得到晶体管输入输出特性曲线，可是这样会使电路无保护机制，在实际电路中容易损坏元器件，无法真正达到目的，所以没有采用。

其实上述问题应该都可以解决，但是由于能力以及时间问题暂时采取了最笨拙的方法。

仿真是一个很强大的功能，之后一定会努力学习，多实践！。