实验
共射极输出特性曲线的测量
学时 1
实验介绍 实验指南 实验资料

一、实验目的

1.  掌握三极管的输出特性;

2.  掌握三极管的基本结构和常用连接方式;

3.  掌握三极管共射极输出特性曲线的测量方法。

二、实验仪器

1.  VCC

2.  直流电流源

3.  Ground

4.  普通电阻

5.  NPN晶体管2N2218

6.  直流电压表

7.  直流电流表

三、实验原理

1.   三极管简介

三极管实质上是两个PN结,具有NPN型和PNP型两种类型。为了便于理解,将三极管等效如图1所示。


1 两种类型的三极管电路符号及结构等效图

如上图所示,三极管的三个电极分别称为基极(b)、集电极(c)、发射极(e),分别将基极、集电极和发射极作为输入和输出的共同端,即可构成共基极、共集电极和共射极连接方式,如图2所示。需要注意的是:无论是哪种连接方式,要使NPN型三极管具有放大作用,都必须保证发射结正偏,集电结反偏。


2 晶体管的三种连接方式

2.   三极管共射极输出特性曲线

三极管的伏安特性曲线能直观地描述各极间电压与各极电流之间的关系。由图2可以看出,不论是哪种连接方式,都可以将三极管看作是一个二端口网络,其中一个端口是输入回路,一个端口是输出回路。要完整的描述三极管的伏安特性曲线,必须选用两组表示不同端变量(输入电压、输入电流、输出电压和输出电流)之间关系的特性曲线。工程上常用的是三极管的输入特性和输出特性曲线,一般采用实验方法逐点描绘出来。由于在不同连接方式时具有不同的端电压和电流,因此它们的伏安曲线也就各不相同。下面主要针对共射极连接方式时的输出特性曲线进行详细介绍。三极管连接成共射极形式时,输入电压为uBE,输入电流为iB,输出电压为uCE,输出电流为iC,如图3a)所示。


3 NPN型三极管共射连接及共射输出特性曲线

共射极连接时的三极管输出特性曲线描述了当输入电流iB为某一数值时,输出电流iC与输出电压uCE之间的关系,用函数表示为:


3b)是NPN型三极管的共射输出特性曲线。由图(b)可以看出三极管的三个工作区域:放大区、饱和区和截止区。

1)放大区

在放大区域内,三极管输出特性曲线的特点为:各条输出特性曲线近似为水平的直线,表示当iB一定时,iC的值基本上不随uCE而变化;但是,当输入电流有一个微小的变化量iB时,相应的输出电流将产生一个较大的变化量iC,可见三极管具有电流放大作用。将输出电流iC与输入电流iB之比定义为三极管的共射电流放大系数,用β表示,即


在放大区,三极管的发射结正向偏置,集电结反向偏置。对于NPN三极管而言,即uBE>0,而uBC<0

2)饱和区

输出特性曲线的陡直部分是三极管的饱和区,此时iB的变化对iC的影响较小,放大区的β不再适用于饱和区。在饱和区内,uCE≤uBE,发射结和集电结均处于正向偏置。

3)截止区

iB=0的曲线以下的区域称为截止区,此时三极管的发射结和集电结均反向偏置。

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