一、实验目的
1. 认识双极性晶体三极管的开关特性。
二、实验器材
1. VCC
2. Ground
3. 时钟信号源
4. 普通电阻
5. NPN晶体管2N2923
6. 四通道示波器
三、实验原理
三极管有放大、截止和饱和三种主要工作状态。在数字电路工作中,截止和饱和主要影响电路开关工作的稳态,放大状态影响开关工作的瞬态。三种工作状态的主要特点如表1所示(以图1电路为例)。
表1 双极性晶体三极管的工作状态
工作状态 | 截止 | 放大 | 饱和 | |
条件 | IB≈0 | 0< IB < ICS/β | IB≥ICS/β | |
工作特点 | 偏置情况 | 发射结反偏 集电结反偏 | 发射结正偏 集电结反偏 | 发射结正偏 集电结正偏 |
IC | IC≈0 | IC≈βIB | IC≤ICS≈Vcc/Rc且不随IB变化 | |
c、e间管压降 | VCE≈VCC | VCE=VCC-ICRC | VCE≈VCES VCES≈0.3V(硅管) VCES≈0.1V(锗管) | |
c、e间等效电阻 | 很大,约为数百千欧,相当于开关断开 | 随IC变化 | 很小,约为数百欧姆,相当于开关闭合 |
对应于图1所示的三极管共发射极电路,设VG为三极管发射结导通截止分界点电压。
截止状态:当输入电压Vi<VG时,发射结反偏,IB=IC=IE≈0,VCE≈VCC,集电结也反偏。c-e间相当于开关断开,这种状态称三极管的关状态。
导通状态:当输入电压Vi>VG,发射结正偏,IB、IC增大,输出电压VCE=VCC-ICRC不断下降,VCE降至0.7V以下时,使集电结也正偏,三极管呈饱和状态,c-e间相当于开关接通,称为三极管的开态。
图1 三极管共发射极电路工作状态